Программирование для Linux. Профессиональный подход, Самьюэл Алекс

Программирование для Linux. Профессиональный подход

на обложку

Самьюэл Алекс

Шрифт:

Описание других операций, выполняемых над совместно используемыми сегментами памяти, можно найти на

man

– странице функции

shmctl

5.1.6. Пример программы

Программа, приведенная в листинге 5.1, иллюстрирует методику совместного использования памяти.

Листинг 5.1. (shm.c) Пример совместного использования памяти

#include <stdio.h>

#include <sys/shm.h>

#include <sys/stat.h>

int main {

int segment_id;

char* shared_memory;

struct shmid_ds shmbuffer;

int segment_size;

const int shared_segment_size = 0x6400;

/* Выделение совместно используемого сегмента. */

segment_id =

shmget(IPC_PRIVATE, shared_segment_size,

IPC_CREAT | IPC_EXCL | S_IRUSR | S_IWUSR);

/* Подключение сегмента. */

shared_memory = (char*)shmat(segment_id, 0, 0);

printf("shared memory attached at address %p\n",

shared_memory);

/* Определение размера сегмента. */

shmctl(segment_id, IPC_STAT, &shmbuffer);

segment_size = shmbuffer.shm_segsz;

printf("segment size: %d\n", segment_size);

/* Запись строки в сегмент. */

sprintf(shared_memory, "Hello, world.");

/* Отключение сегмента. */

shmdt(shared_memory);

/* Повторное подключение сегмента, но по другому адресу! */

shared_memory =

(char*)shmat(segment_id, (void*) 0x5000000, 0);

printf("shared memory reattached at address %p\n",

shared_memory);

/* Отображение строки, хранящейся в совместно используемой

памяти. */

printf("%s\n", shared_memory);

/* Отключение сегмента. */

shmdt(shared_memory);

/* Освобождение сегмента. */

shmctl(segment_id, IPC_RMID, 0);

return 0;

}

5.1.7. Отладка

Команда

ipcs

выдает информацию о взаимодействии процессов, включая сведения о совместно используемых сегментах (для этого следует задать флаг

– m

). Например, в показанном ниже случае сообщается о том, что используется один такой сегмент, с номером 1627649:

% ipcs -m

– ------- Shared Memory Segments --------

key shmid owner perms bytes nattch status

0x00000000 1627649 user 640 25600 0

Если этот сегмент был по ошибке "забыт" какой-то программой, его можно удалить с помощью команды

ipcrm

% ipcrm shm 1627649

5.1.8. Проблема выбора

Благодаря совместному использованию памяти можно организовать быстрое двустороннее взаимодействие произвольного числа процессов. Любой пользователь сможет получать доступ к сегментам памяти для чтения/записи, но для этого программа должна следовать определенным правилам, позволяющим избегать конкуренции (чтобы, например, информация не оказалась перезаписанной до того, как будет прочитана). К сожалению, Linux не гарантирует монопольный доступ к сегменту, даже если он был создан с указанием флага

IPC_PRIVATE

Кроме того, чтобы несколько процессов могли совместно работать с общим сегментом, они должны "договориться" о выборе одинакового ключа.

5.2. Семафоры для процессов

Как говорилось в предыдущем разделе, процессы должны координировать свои усилия при совместном доступе к памяти. Вспомните: в разделе 4.4.5, "Обычные потоковые семафоры", рассказывалось о семафорах, которые являются счетчиками, позволяющими синхронизировать работу потоков. В Linux имеется альтернативная реализация семафоров (иногда называемых семафорами System V), предназначенных для синхронизации процессов. Такие семафоры выделяются, используются и освобождаются подобно совместно используемым сегментам памяти. Для большинства случаев достаточно одного семафора, тем не менее они работают группами. В этом разделе мы опишем системные вызовы, позволяющие реализовать двоичный семафор.

5.2.1. Выделение и освобождение семафоров

Функции

semget

semctl

выделяют и освобождают семафоры, функционируя подобно функциям

shmget

shmctl

. Первым аргументом функции

semget

является ключ, идентифицирующий группу семафоров; второй аргумент — это число семафоров в группе; третий аргумент — флаги прав доступа, как в функции

shmget

. Функция

semget

возвращает идентификатор группы семафоров. Если задан ключ, принадлежащий существующей группе, будет возвращен ее идентификатор. В этом случае второй аргумент (число семафоров) может равняться нулю.

Семафоры продолжают существовать даже после того, как все работавшие с ними процессы завершились. Чтобы система не исчерпала лимит семафоров, последний процесс должен явно удалить группу семафоров. Для этого нужно вызвать функцию

semctl

, передав ей идентификатор группы, число семафоров в группе, флаг

IPC_RMID

и произвольное значение типа

union semun

(оно игнорируется). Значение EUID (эффективный идентификатор пользователя) процесса, вызвавшего функцию, должно совпадать с аналогичным значением процесса, создавшего группу семафоров (либо вызывающий процесс должен быть запущен пользователем

root

). В отличие от совместно используемых сегментов памяти, удаляемая группа семафоров немедленно освобождается.

В листинге 5.2 представлены функции, выделяющие и освобождающие двоичный семафор.

Листинг 5.2. (sem_all_deall.c) Выделение и освобождение двоичного семафора

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

#include <sys/types.h>

/* Тип union semun необходимо определить самостоятельно. */

union semun {

int val;