互相独立进程间共享内存互斥访问的解决办法
程序员文章站
2022-06-04 11:32:54
...
前提:两个进程互相独立,访问同一片共享内存
存在问题:
1、如何避免两个进程同时访问共享内存(一旦两个进程同时访问一个临界区,后果是程序崩溃)
2、如果使用互斥锁,如何让两个进程拿到同一个互斥锁
解决办法:
针对问题1,可以使用信号,信号量,互斥锁来进行同步,但是信号和信号量需要两个进程都实现一套自己的逻辑(访问临界区前,先检查冲突标志,如果没有冲突则访问,并向其它的所有进程依次发送信号,告诉它们我要开始访问了;如果有冲突则阻塞等待。同时进程收到信号后要设置冲突标志,标识现在有其它进程在访问),比较麻烦,两个进程的话还比较简单,多个进程的话在访问共享内存前要通知所有的其它进程。所以最终决定使用互斥锁来完成同步访问。那么就出现了第二个问题,如何让两个进程拿到同一个互斥锁。
针对问题2,可以使用下面的解决方案:互斥量保存在共享内存中,在初始化该锁的时候,设置为进程间共享,这样两个进程连接到共享内存后,都可以获得这个互斥锁,因为已经设置了进程间共享,所以对锁的访问的冲突问题,系统已经解决了。
代码如下,以经过测试:
//processA.c文件
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#define BUF_SIZE 4096
int main()
{
void *shm_addr = NULL;
char buffer[BUF_SIZE];
pthread_mutex_t * sharedLock;
pthread_mutexattr_t ma;
int shmid;
// 使用约定的键值创建共享内存
shmid = shmget((key_t) 1234, BUF_SIZE, 0666 | IPC_CREAT);
printf("shmid : %u\n", shmid);
if (shmid < 0)
{
perror("shmget error!");
exit(1);
}
// 将共享内存附加到本进程
shm_addr = shmat(shmid, NULL, 0);
if (shm_addr == (void *) -1)
{
perror("shmat error!");
exit(1);
}
sharedLock = (pthread_mutex_t *)shm_addr;
pthread_mutexattr_init(&ma);
pthread_mutexattr_setpshared(&ma, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_mutexattr_setrobust(&ma, PTHREAD_MUTEX_ROBUST);
pthread_mutex_init(sharedLock,&ma);
// 写入数据
while(1){
pthread_mutex_lock(sharedLock);
bzero(buffer, BUF_SIZE);
sprintf(buffer, "Hello, My PID is %u\n", (unsigned int) getpid());
printf("send data: %s\n", buffer);
memcpy(((pthread_mutex_t *)shm_addr)+1, buffer, strlen(buffer));
pthread_mutex_unlock(sharedLock);
}
sleep(5);
// 分离
if (shmdt(shm_addr) == -1)
{
printf("shmdt error!\n");
exit(1);
}
}
//processB.c文件
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#define BUF_SIZE 4096
int main()
{
void *shm_addr = NULL;
pthread_mutex_t * sharedLock;
char tmp[BUF_SIZE];
int shmid;
// 使用约定的键值打开共享内存
shmid = shmget((key_t) 1234, BUF_SIZE, IPC_CREAT);
printf("shmid : %u\n", shmid);
if (shmid == -1)
{
perror("shmget error!");
exit(1);
}
// 将共享内存附加到本进程
shm_addr = shmat(shmid, NULL, 0);
if (shm_addr == (void *) -1)
{
perror("shmat error!");
exit(1);
}
sharedLock = (pthread_mutex_t *)shm_addr;
// 读取数据
while(1){
pthread_mutex_lock(sharedLock);
bzero(tmp, BUF_SIZE);
memcpy(tmp, ((pthread_mutex_t *)shm_addr)+1, 50);
printf("read from shared memory: %s\n", tmp);
pthread_mutex_unlock(sharedLock);
}
sleep(5);
// 分离
if (shmdt(shm_addr) == -1)
{
printf("shmdt error!\n");
exit(1);
}
// 删除共享内存
if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1)
{
printf("shmctl error!\n");
exit(1);
}
}
经过测试,两个进程确实实现了互斥访问,且没有出现程序崩溃。
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