使用共享内存和信号量实现管道

Question

我正在尝试使用共享内存和信号量来实现管道（可能还需要信号以完成实现）

我遇到了如何正确设置信号量的算法问题。

可以说我已经为管道缓冲区分配了一块共享内存，并为管道信息分配了一块共享内存（例如管道中有多少字节，等等。）

1. 我要创建互斥（一次只能使用一位读者/作家使用管道）
2. 如果读者想从空的管道中读取，我应该阻止他，直到作家写点东西为止
3. 像“ 2”一​​样，但写完整管道的作家

我试图寻找答案，但即使看起来很普通，也没有找到答案。

我知道一种称为“边界缓冲区问题”或“消费者生产者问题”的解决方案，其实现方式如下：

共有3种信号量：互斥锁-初始化为1满-初始化为0空-初始化为n（n是管道中的字节数，可以说“字节”）

消费者代码：

wait(full)
wait(mutex)

remove a byte from the pipe

signal(mutex)
signal(empty)

生产者代码：

wait(empty)
wait(mutex)

add a byte to the pipe

signal(mutex)
signal(full)

该解决方案中的问题（用作解决我的问题）是在给定时间内，仅从管道读取一个字节或将其写入其中。

在我的问题-实现管道中，我不确定写入器将写入多少字节。 如果他想写'n'个字节，那么只有在管道中有一个地方时，他才会写它；否则，他写的少于'n'个字节。

这意味着编写者必须在写入管道之前检查管道中有多少可用空间。 这是一个问题-因为编写者将在不相互排斥的情况下接触关键部分（管道的信息）。

因此，我考虑将这一部分放到关键部分，但是，如果作家想写东西并且管道已满，那么我该如何只允许一个读者进入里面，然后再让作家写更多东西呢？

我很困惑...

任何帮助将不胜感激，谢谢！

Answer 1

不需要那么多互斥锁或在一定时间内锁定它们。 在单一生产者/消费者方案中，生产者无需担心可用空间的减少（这是唯一可以使用该空间的空间），对于消费者而言也是如此。 因此，您的伪代码应为：

制片人

while (lock_and_get_free_space() < bytes_to_write)
    wait()
unlock()

write(bytes_to_write)

lock_and_update_free_space()

消费者

while (lock_and_get_data() < bytes_to_read)
    wait()
unlock()

read(bytes_to_read)

lock_and_update_free_space()