经典IPC问题 - 哲学家进餐

时间：2006-08-14 来源：soararing

问题：
有五个哲学家，
每个哲学家面前有一盘面
每个哲学家左右各有一只筷子
哲学家有2个状态，思考或者拿起筷子吃饭。
如果哲学家拿到一只筷子，不能吃饭，拿到2只才能吃饭。一，考虑第一种自然情况：
解法：所有哲学家拿起一只筷子，再拿旁边的一只，如果拿不到就等，等到可以拿了再拿
问题：所有哲学家都拿起一只筷子，那就都吃不到饭，就是死锁
二，解决上边的问题
解法：每个哲学家先拿左边的筷子，再拿右边的筷子，如果拿不到右边的筷子，就放弃左边的筷子，等待一段时间再试
问题：试想所有哲学家同时拿起筷子，同时放弃，再同时拿起，同时放弃。。如此就进入了另外一种死循环
三，解决上边的问题：
解法：在上边的情况下，每次等待的时间变成随机一段时间，这样基本能解决问题，例如以太网的工作方式就是这样
问题：再极少数情况下，还是会出现冲突，在一些要求较高的情况，例如核电站的安全系统，这种情况试不允许出现的
四，最终解决方法：
解法：使用多个互斥信号量，每个哲学家在想取筷子前先执行mutex，然后判断一下左右的筷子是否有人用，如果没有就拿起筷子，否则就不拿筷子
实现程序：
#define N 5
#define Left (i+N-1)%N
#define Right (i+1)%N
#define THINKING 0
#define HUNGRY 1
#define EATING 2
typedef int semaphore;
int state(N);
semapore mutex =1;
semaphore s(N); void philosopher(int i){
while(TRUE){
  think();
  take_forks(i);
  eat();
  put_forks(i);
}
}
void tak_forks(int i){
down(&mutex);
state(i)=HUNGRY;
test(i);
up(&mutex);
down(&s[i]);
}
void put_forks(int i){
down(&mutex);
state(i)=THINK;
test(LEFT);
test(RIGHT);
up(&mutex);
}
void test(i){
if(state(i)==HUNGRY && state(LEFT)!=EATING && state(RIGHT)!=EATING){
  state(i)=EATING;
  up(&s[i])
}
}

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