如何使用POSIX信号量实现屏障？

Question

如何使用POSIX信号量实现屏障？

void my_barrier_init(int a){

    int i;  
    bar.number = a;
    bar.counter = 0;

    bar.arr = (sem_t*) malloc(sizeof(sem_t)*bar.number);
    bar.cont = (sem_t*) malloc(sizeof(sem_t)*bar.number);
    for(i = 0; i < bar.number; i++){    
    sem_init(&bar.arr[i], 0, 0);
    sem_init(&bar.cont[i], 0, 0);   }
}

void my_barrier_wait(){
    int i;    
    bar.counter++;

    if(bar.number == bar.counter){      
    for(i = 0; i < bar.number-1; i++){  sem_wait(&bar.arr[i]);    }
    for(i = 0; i < bar.number-1; i++){   sem_post(&bar.cont[i]);     }
    bar.counter = 0;
    }else{
        sem_post(&bar.arr[pthread_self()-2]);
        sem_wait(&bar.cont[pthread_self()-2]);
  }
}

当函数my_barrier_wait被调用时，首先(N-1)次它会对数组'arr'中的信号量进行设置(+1)，并进入休眠状态(调用sem_wait)。第N次会将'arr'数组中的信号量减少，并且应该(按照我的期望)唤醒[0..bar.number-1]线程，在'cont'数组中为信号量发布+1。 但是它的工作方式不像屏障。

- diana-pure

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从pthread_self()的手册中可以看出："线程标识符应被视为不透明。" - Celada

当我测试它时，信号量正常工作，getvalue返回了预期的数字。无论如何，谢谢，我可能会修复它。但是这有助于让它像屏障一样工作吗？ - diana-pure

不，它没有。但是你并没有真正说明出了什么问题（只是说“它不像屏障一样工作”），所以很难猜测问题在哪里。也许需要使用互斥锁来保护bar.counter免受并发更新的影响？ - Celada

坦白说，这段代码只是我的尝试（它已经编译了，但N个线程只在第一次等待彼此一次，然后它们逐个地在屏障上唤醒，而不是全部一起）。我正在寻求一个可行的算法。 - diana-pure

乍一看，这段代码看起来还好，除了bar.counter没有受到保护，可能会被多个线程同时修改。我可能会忽略一些细节（并行算法很难理解），但你应该从bar.counter开始着手。然后，我猜你可以添加调试输出，显示每个线程在等待之前/之后的状态，也许输出会展示一种你没想到的状态，这就是一个线索。 - Celada

Answer 1

你需要查看this（PDF），阅读Allen Downey编写的《信号量小书》第3.6.7节。虽然是用Python编写的，但其主要思路应该很清晰。

- bazza

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链接现在是404。 - Michał Górny

@MichałGórny，我现在拼命地试图回忆起它说了什么！试试这个 :-) https://greenteapress.com/semaphores/LittleBookOfSemaphores.pdf - bazza