c - 具有结构指针的共享内存互斥体

Question

我正在寻找一些关于我是否正确执行以下操作的反馈。我正在致力于移植一些大量使用命名互斥体的 Windows 实时代码。我花了一些时间搜索，但我发现一些东西说你可以使用共享内存作为 Linux 中的互斥体，使用 shm open。

我无法在此处包含所有代码，但我将需要反馈的关键区域放在一起。我的问题是我是否正确设置了共享内存区域和互斥锁，以及我的指针是否设置正确，以及如何利用它进行锁定/解锁。

volatile struct GenQ {
    volatile pthread_mutex_t *qMutexId
    volatile sem_t  qSemId
    volatile int    nexton
    volatile int    nextoff
}

typedef struct Node{
    void                *qid
    char                shmname[80]
    sem_t               *semid
    pthread_mutex_t     *mutexID
    struct node         *next
    struct node         *prev   
}


void * init (const char *qname)
{
    struct GenQ *myq;
    char mtxstr[80];
    pthread_mutex_t *mutexQueAccess;
    int mode = S_IRWXU | S_IRWXG;
    int fd = 0;
    int status = 0;

    mtxstr[0] = "\0";
    strcpy(mtxstr,"/");
    strcat(mtxstr, qname);
    strcat(mtxstr, "_MTX");

    fd = shm_open(mtxstr, O_CREATE | O_RDWR | O_TRUNC, mode);
    if (fd == -1)
        //err handling stuff

    status = ftruncate(fd, sizeof(pthread_mutex_t));
    if(status==0){
        //err handling stuff

    mutexQueAccess = (pthread_mutex_t*) mmap(NULL, sizeof(pthread_mutex_t), 
    PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(mutexQueAccess == MAP_FAILED)
    //err handling stuff

    pthread_mutexattr_t mutexAttr;
    pthread_mutexattr_init(&mutexAttr);
    pthread_mutexattr_setpshared(&mutexAttr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
    pthread_mutex_init(mutexQueAccess, &mutexAttr);

    myq->qMutexId = mutexQueAccess;

    newNode = (Node*)malloc(sizeof(node));
    newNode->mutedID = mutexQueAccess;
    //add node to link list

}

void * openQ(*const char *qname)
{
    pthread_mutex_t *mutexQueAccess;
    int fd = 0;
    int status = 0;
    char mtxstr[80];
    int mode = S_IRWXU | S_IRWXG;

    mtxstr[0] = "\0";
    strcpy(mtxstr,"/");
    strcat(mtxstr, qname);
    strcat(mtxstr, "_MTX");

    fd = shm_open(mtxstr, O_CREATE | O_RDWR, mode);
        //check fd for err

    mutexQueAccess = (pthread_mutex_t *)mmap(NULL, sizeof(pthread_mutex_t), 
    PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
        //check for err on mmap

    newNode = (Node*)malloc(sizeof(node));
    newNode->mutedID = mutexQueAccess;
    //add node to link list


}

void * enque(const char *qname, char *msg_data)
{
    node = //search for node
    pthread_mutex_lock(&(node->mutexQueAccess))

}

Answer 1

我在一些代码中做了同样的事情，它看起来非常相似 - 部分。这个想法确实非常简单。分配给互斥锁的空间大小正好是sizeof(pthread_mutex_t)。您创建共享文件，mmap 它并在一个进程中初始化互斥体，然后其他人可以简单地 mmap 该文件并设置其 pthread_mutex_t * 指针到它。

我不明白的一件事是struct GenQ部分。 volatile 关键字暗示该结构已经驻留在共享内存中。但是，如果它位于共享内存中，则您存储在那里的互斥指针在创建它的进程之外将无效。互斥体本身可能驻留在共享内存中，其他进程也可能有一个指向互斥体的指针，但共享内存区域在其虚拟地址空间内的确切位置可能不同，因此它们的指针值也会不同(因此指针应该是进程私有(private)的)。

因此，如果 GenQ 结构已经位于共享内存中，为什么不简单地声明一个 pthread_mutex_t(不是 GenQ 结构中的指针(实际互斥体的空间)，然后从主进程中执行与上述代码中相同的初始化。这样您就不需要为互斥体提供单独的共享内存文件；它将与其他队列信息包含在同一共享内存空间中。

另外，请考虑将 PTHREAD_MUTEX_ROBUST 属性(使用 pthread_mutexattr_setrobust)添加到互斥体中，以便在其中一个进程崩溃而持有锁定。

该代码看起来像这样:

    int err = pthread_mutex_lock(mutex_ptr);
    if (err) {
        if (err == EOWNERDEAD) {
            WARN("Mutex owner died while holding -- recovering");
            err = pthread_mutex_consistent(mutex_ptr);
            if (err)
                 FATAL("Huh?");
        } else {
            FATAL("Wha?");
        }
    }

最后，我对您使用 volatile 表示怀疑。这既不是必要的，也不是充分的。如果在持有互斥体时访问共享变量，则不需要 volatile 限定符。如果您不持有互斥体， volatile 本身不足以确保正确的同步——您仍然需要使用某种原子增量/减量或原子比较和交换。