Проблема с несколькими производителями / потребителями и кодом критического раздела

Question

Я пытаюсь решить проблему с несколькими производителями / потребителями на C, но она работает не так, как ожидалось.Ниже приведен некоторый псевдокод для представления моей реализации.

Thread thread1;
Thread thread2;
Thread thread3;

Data data1;
Mutex data1_mutex;
Semaphore data1_empty;
Semaphore data1_fill;

Data data2;
Mutex data2_mutex;
Semaphore data2_empty;
Semaphore data2_fill;

thread1()
{
   // creates data and places it into data1.

   wait(data1_empty);
   lock(data1_mutex);

   // critical section

   unlock(data1_mutex);
   post(data1_fill);
}

thread2()
{
   // Removes data from data1, processes it, and places it into data2.

   // data1
   wait(data1_fill);
   lock(data1_mutex);

   // data2
   wait(data2_empty);
   lock(data2_mutex);

   // critical section

   // data2
   unlock(data2_mutex);
   post(data2_fill);

   // data1
   unlock(data1_mutex);
   post(data1_empty);
}

thread3()
{
   // Removes data from data2, prints its results, and removes it.

   wait(data2_fill);
   lock(data2_mutex);

   // critical section

   unlock(data2_mutex);
   post(data2_empty);
}

Однако при таком решении data1 заполнится, но thread2 заблокируется и никогда не запустится.Что-то не так с моей реализацией?

ПРАВКА №1

Одна из проблем, которую я обнаружил, заключалась в том, что мой второй мьютекс создавался некорректно.Я не знаю, что в этом плохого, поэтому я просто использую первый мьютекс для всех потоков.Есть также кое-что еще, что я сделал, чтобы заставить его работать, поэтому я обновлю свой псевдокод, чтобы отразить это позже, когда у меня будет свободная минута.

Answer 1

Убедитесь, что вы сначала отправили data1_empty и data2_empty .

Answer 2

Если вы используете какой-то тип очереди для Data, вы должны быть в состоянии полностью удалить "пустые" семафоры, если только вы не пытаетесь навязать условие, что каждый Data глубина очереди строго равна 0 или 1.Если вы используете локальную переменную в thread2, вы можете уменьшить размер критической секции.

Затем код становится чем-то вроде этого:

thread1() {
    //Wait for data to put in the queue (i.e. a blocking socket read)
    lock(data1_mutex);
    data1.push(someData);
    unlock(data1_mutex);
    post(data1_fill);
}

thread2() {
    DataType dataElement;
    wait(data1_fill);
    lock(data1_mutex);
    dataElement = data1.pop();
    unlock(data1_mutex);

    lock(data2_mutex);
    data2.push(dataElement);
    unlock(data2_mutex);
    post(data2_fill);
}

thread3() {
    DataType dataElement;
    wait(data2_fill);
    lock(data2_mutex);
    dataElement = data2.pop();
    unlock(data2_mutex);
    //do something with dataElement here
}

Answer 3

Что сказал Вранг-Вранг, и постарайтесь не удерживать блокировку для data_1, пока вы ожидаете data_2_empty. Этого можно добиться, сохранив альтернативный буфер для data_1 и data_2, который вы меняете. Thread_2 обменивает данные_1 при обработке их в data_2, thread_3 обменивает данные_2 при их обработке. Ваш текущий псевдокод позволит потоку 1 и потоку 3 работать одновременно, но не позволит потоку 2 выполняться одновременно с любым другим.