Использование общей памяти и синхронизация процессов

Существование функций распределения памяти в этом томе стандарта IEEE Std 1003.1-2001 дает приложению возможность выделять память объектам синхронизации из того раздела, который доступен многим процессам (а следовательно, и потокам многих процессов).

Чтобы реализовать такую возможность при эффективной поддержке обычного (т.е. однопроцессорного) случая, был определен атрибут process-shared.

Если реализация по д держивает опцию _POSIX_THREAD_PROCESS_SHARED, то атрибут process-shared м ожно использовать для индикации того, что к мьютексам или условным переменным могут получать доступ потоки сразу нескольких процессов.

Для того чтобы объекты синхронизации по у м олчанию создавались в са м ой эффективной фор м е, для атрибута process-shared в качестве стандартного было выбрано значение PTHREAD_PROCESS_PRIVATE. Пере м енные синхронизации, которые инициализированы значение м PTHREAD_PROCESS_PRIVATE атрибута process-shared, м огут обрабатываться потока м и только в то м процессе, в которо м была выполнена инициализации этих пере м енных. Пере м енные синхронизации, которые инициализированы значение м PTHREAD_PROCESS_SHARED атрибута process-shared, м огут обрабатываться любым потоком в любом процессе, который имеет к ним доступ. В частности, эти процессы могут существовать независимо от процесса инициализации. Например, следующий код реализует простой семафор-счетчик в общедоступном файле, который может быть использован многими процессами.

/* sem.h */

struct semaphore {

pthread_mutex_t lock;

pthread_cond_t nonzero;

unsigned count;

};

typedef struct semaphore semaphore_t;

semaphore_t *semaphore_create (char *semaphore_name);

semaphore_t *semaphore_open (char *semaphore_name);

void semaphore_post (semaphore_t *semap);

void semaphore_wait (semaphore_t *semap); void semaphore_close (semaphore_t *semap);

/* sem.c */

#include < sys/types.h> #include < sys/stat.h> #include < sys/mman.h> #include < fcntl.h> #include < pthread.h> #include 11 sem.h»

semaphore_t *

semaphore_create (char * semaphore_name) t

int fd;

semaphore_t * semap; pthread_mutexattr_t psharedm;

pthread_condattr_t psharedc;

fd = open(semaphore_name, O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, Оббб); if (fd < 0)

return (NULL); (void) ftruncate (fd, sizeof (semaphore_t)); (void) pthread_mutexattr_init (& psharedm); (void) pthread_mutexattr_setpshared(& psharedm,

PTHREAD_PROCESS_SHARED);

(void) pthread_condattr_init (& psharedc); (void) pthread_condattr_setpshared (& psharedc

PTHREAD_PROCESS_SHARED);

semap = (semaphore_t *) mmap (NULL, sizeof (semaphore_t),

PR0T_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, О);

close (fd);

(void) pthread_mutex_init (& semap-> lock, & psharedm);

(void) pthread_cond_init (& semap-> nonzero, & psharedc); semap-> count = 0; return (semap);

}

semaphore_t *

semaphore_open (char *semaphore_name) {

int fd;

semaphore_t *semap;

fd = open (semaphore_name, O_RDWR, 0666); if (fd < 0)

return (NULL);

semap = (semaphore_t *) mmap (NULL, sizeof (semaphore_t),

PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, f d, 0);

close (fd); return (semap);

}

void

semaphore_post (semaphore_t *semap) {

pthread_mutex_lock (& semap-> lock); if (semap-> count == 0)

pthread_cond_signal (& semapx-> nonzero); semap-> count++;

pthread_mutex_unlock (& semap-> lock);

}

void

semaphore_wait (semaphore_t * semap) {

pthread_mutex_lock (& semap-> lock); while (semap-> count == 0)

pthread_cond_wait (& semap-> nonzero, & semap-> lock); semap-> count--;

pthread_mutex_unlock (& semap-> lock);

}

void

semaphore_close (semaphore_t *semap) {

munmap ((void *) semap, sizeof (semaphore_t));

}

Следующий код обеспечивает выполнение трех отдельных процессов, которые создают семафор в файле /tmp/semaphore, отправляют сигналы и ожидают его освобождения. После того как семафор создан, программы сигнализации и ожидания инкрементируют и декрементируют счетчик семафора, несмотря на то, что они сами не инициализировали семафор.

/* create.c */

# include «pthread. h»

#include «sem.h»

int main() {

semaphore_t * semap;

semap = semaphore_create («/ tmp/semaphore»); if (semap == NULL)

exit(l); semaphore_close (semap), -return (0);

}

/* post */

# include «pthread. h»

#include «sem.h»

int main() {

semaphore_t *semap;

semap = semaphore_open (" /tmp/semaphore»);

if (semap == NULL)

exit (1);

semaphore_post (semap);

semaphore_close (semap);

return (0);

}

/* wait */

#include «pthread.h»

#include «sem.h» int

main () {

semaphore_t *semap;

semap = semaphore_open (" /tmp/semaphore ¹¹); if (semap == NULL)

exit (1); semaphore_wait (semap); semaphore_close (semap); return (0);

}