c - 多个互斥锁如何工作？

Question

我正在学习 POSIX 线程，我的教授已经开始教授第一个读写器问题。这是我关于解决问题的伪代码(仅适用于第一种情况:读者的偏好)。

semaphore rw_mutex = 1; /* semaphore common to both reader & writer */
semaphore mutex = 1; /* semaphore for reading (reader lock) */
int read_count = 0; /* track number of readers in CS */


Writer:
do {
lock(rw_mutex);
/* ensure no writer or reader can enter */
...
/* writing is performed */
...
unlock(rw_mutex);
/* release lock */
} while (true);


Reader:
do
{
lock(mutex);
/* first update read_count atomically */
read_count++;
if (read_count == 1) {
lock(rw_mutex);
/* ensure no writer can enter */
}
unlock(mutex);
/* allow other readers to access */
...
/* reading is performed */
...
lock(mutex);
read_count--;if (read_count == 0) unlock(rw_mutex);
/* allow writers after
last reader has left the CS */
unlock(mutex);
/* release lock */
} while(true);

首先这是我对互斥锁的理解:一旦我们创建了一个锁定和解锁对，这两个实体之间的代码一次只能由一个线程访问。

现在，如果我的理解是正确的，那么我几乎可以理解上述伪代码的 Writer 部分中发生的情况。我们先锁定然后写入共享资源，同时，没有人可以访问共享资源，因为它已锁定，然后我们只需将其解锁即可。

但是我在理解读者部分时遇到了问题。如果我们锁定一次，就意味着它会永久锁定，直到我们再次解锁为止，对吗？既然如此，在读者区加锁两次有什么用呢？

我的主要问题是: 锁定是什么意思？上面的伪代码中的 lock(rw_mutex) 和 lock(mutex) 有什么区别？如果一旦我们调用了一个锁，无论我们传入什么参数，程序都应该锁定它，对吗？那么这些参数:rw_mutex 和 mutex 在这里意味着什么呢？多个互斥锁如何工作？

Answer 1

思考互斥体的方式是这样的:互斥体就像一个 token ，在任何时间点都可以由一个线程持有，或者可供任何线程使用。

当线程在互斥体上调用 lock() 时，它会尝试获取互斥体:如果互斥体可用(“解锁”)，那么它将立即获取它，否则如果它当前由另一个线程持有(“锁定”)，那么它将等待直到它可用。

当线程在互斥锁上调用 unlock() 时，它会返回当前持有的互斥锁，以便其他线程可以获取该互斥锁。

如果您有多个互斥锁，则每个互斥锁都是独立的:一个线程可以不持有它们中的任何一个、一个或两个。

在您的Reader中，线程首先获取互斥体。虽然 mutex 归该线程所有，但其他线程无法获取 mutex，因此任何其他线程都无法在 的任一之间执行lock(mutex);/unlock(mutex); 对(一对位于 Reader 函数顶部，另一对位于下方)。因为 read_count 仅在这样的一对中被访问(当 mutex 被持有)时，我们知道一次只有一个线程会访问 read_count .

如果Reader刚刚将read_count从零增加到1，它还将获取rw_mutex互斥体。这可以防止任何其他线程获取该互斥体，直到该互斥体被释放为止，从而防止 Writer 继续进入其临界区。

当该线程离开临界区时，此代码有效地将 rw_mutex 的所有权从将其锁定在 Reader 中的线程传递给该临界区中的任何剩余读取器。这只是代码逻辑的问题 - 不需要实际调用来执行此操作(并且这只是可能的，因为它使用信号量来实现 rw_mutex，而不是例如 pthreads 互斥体，它必须由锁定它的线程释放)。