兩個甚至多個進程使用共享內(nèi)存(shm)通信，總遇到同步問題。這里的“同步問題”不是說進程讀寫同步問題，這個用信號量就好了。這里的同步問題說的是同步退出問題，到底誰先退出，怎么知道對方退出了。舉個例子：進程負(fù)責(zé)讀寫數(shù)據(jù)庫Ａ，進程Ｂ負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)。那么進程Ａ得比進程Ｂ晚退出才行，因為要保存進程Ｂ處理完的數(shù)據(jù)?？墒牵敛恢溃率裁磿r候退出啊。Ａ、Ｂ是無關(guān)聯(lián)的進程，也不知道對方的pid。它們唯一的關(guān)聯(lián)就是讀寫同一塊共享內(nèi)存。正常情況下，進程Ｂ在共享內(nèi)存中寫個標(biāo)識：進程Ａ你可以退出了，也是可以的。不過進程Ｂ可能是異常退出，連標(biāo)識都來不及寫。其次，共享內(nèi)存用來做數(shù)據(jù)通信的，加這么個標(biāo)識感覺不太好，有濫用的感覺。
采用socket通信沒有這個問題，因為進程Ｂ退出怎么也會導(dǎo)致socket斷開，哪怕是超時。但shm卻沒有協(xié)議來檢測這些行為，如果自己也做一個未免太麻煩。那就從共享內(nèi)存下手吧。
共享內(nèi)存是由內(nèi)核來管理的，一個進程刪除本身打開的共享內(nèi)存并不影響另一個進程的共享內(nèi)存，哪怕都是同一塊共享內(nèi)存。這是因為共享內(nèi)存在內(nèi)核中一個引用計數(shù)，一個進程使用該共享內(nèi)存就會導(dǎo)致引用計數(shù)加１。如果其中一個進程調(diào)用了刪除函數(shù)，只有這個計數(shù)為０才會真正刪除共享內(nèi)存。那么，需要最后才退出的進程檢測這個計數(shù)就可以了。
在System V的共享內(nèi)存中，創(chuàng)建一個共享內(nèi)存會初始化一個結(jié)構(gòu)：
struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm; /* Ownership and permissions */
size_t shm_segsz; /* Size of segment (bytes) */
time_t shm_atime; /* Last attach time */
time_t shm_dtime; /* Last detach time */
time_t shm_ctime; /* Last change time */
pid_t shm_cpid; /* PID of creator */
pid_t shm_lpid; /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
shmatt_t shm_nattch; /* No. of current attaches */
...
};
使用shmctl函數(shù)可以讀取該結(jié)構(gòu)體，其中的shm_nattch就是使用該共享內(nèi)存的進程數(shù)。
不過，現(xiàn)在有了新的POSIX標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然要用新標(biāo)準(zhǔn)了。shm_open創(chuàng)建的共享內(nèi)存也具有“一個進程刪除本身打開的共享內(nèi)存并不影響另一個進程的共享內(nèi)存”的特點。可是用shm_open創(chuàng)建的共享內(nèi)存不再有上面的結(jié)構(gòu)，那么，內(nèi)核是怎么管理shm_open創(chuàng)建共享內(nèi)存？？看下面的源碼：
/* shm_open - open a shared memory file *//p>
p>/* Copyright 2002, Red Hat Inc. *//p>
p>#include sys/types.h>
#include sys/mman.h>
#include unistd.h>
#include string.h>
#include fcntl.h>
#include limits.h>/p>
p>int
shm_open (const char *name, int oflag, mode_t mode)
{
int fd;
char shm_name[PATH_MAX+20] = "/dev/shm/";/p>
p> /* skip opening slash */
if (*name == '/')
++name;/p>
p> /* create special shared memory file name and leave enough space to
cause a path/name error if name is too long */
strlcpy (shm_name + 9, name, PATH_MAX + 10);/p>
p> fd = open (shm_name, oflag, mode);/p>
p> if (fd != -1)
{
/* once open we must add FD_CLOEXEC flag to file descriptor */
int flags = fcntl (fd, F_GETFD, 0);/p>
p> if (flags >= 0)
{
flags |= FD_CLOEXEC;
flags = fcntl (fd, F_SETFD, flags);
}/p>
p> /* on failure, just close file and give up */
if (flags == -1)
{
close (fd);
fd = -1;
}
}/p>
p> return fd;
}
我嚓，這就是創(chuàng)建一個普通的文件啊，只是創(chuàng)建的位置在/dev/shm下（也就是RAM上）。再來看看刪除共享內(nèi)存的函數(shù)shm_unlink：
/* shm_unlink - remove a shared memory file *//p>
p>/* Copyright 2002, Red Hat Inc. *//p>
p>#include sys/types.h>
#include sys/mman.h>
#include unistd.h>
#include string.h>
#include limits.h>/p>
p>int
shm_unlink (const char *name)
{
int rc;
char shm_name[PATH_MAX+20] = "/dev/shm/";/p>
p> /* skip opening slash */
if (*name == '/')
++name;/p>
p> /* create special shared memory file name and leave enough space to
cause a path/name error if name is too long */
strlcpy (shm_name + 9, name, PATH_MAX + 10);/p>
p> rc = unlink (shm_name);/p>
p> return rc;
}
這也只是一個普通的unlink函數(shù)。也就是說，POSIX標(biāo)準(zhǔn)的共享內(nèi)存就是一個文件。所謂的“一個進程刪除本身打開的共享內(nèi)存并不影響另一個進程的共享內(nèi)存”就相當(dāng)于你用fstream對象打開了一個文件，然后去文件夾把文件刪除了(也就是對文件進行了unlink操作)，可是fstream對象還可以正常讀寫文件，并沒有什么引用計數(shù)。這下好了，進程退出時又沒法同步了。
不過，在linux下怎么會有解決不了的問題呢？解決不了只能說明自己太菜。既然是文件，那就從文件下手。那文件有什么是原子操作，又可以計數(shù)的呢。答案：硬鏈接。比如：
xzc@xzc-HP-ProBook-4446s:/dev/shm$ stat abc
文件："abc"
大小：4 塊：8 IO 塊：4096 普通文件
設(shè)備：15h/21d Inode：5743159 硬鏈接：1
權(quán)限：(0664/-rw-rw-r--) Uid：( 1000/ xzc) Gid：( 1000/ xzc)
最近訪問：2015-01-25 21:27:00.961053098 +0800
最近更改：2015-01-25 21:27:00.961053098 +0800
最近改動：2015-01-25 21:27:00.961053098 +0800
創(chuàng)建時間：-
xzc@xzc-HP-ProBook-4446s:/dev/shm$
這個硬鏈接可以通過fstat函數(shù)獲取?？墒且@樣實現(xiàn)的話，意味著需要先創(chuàng)建一塊共享內(nèi)存，每個進程引用的時候需要調(diào)用link函數(shù)來創(chuàng)建一個硬鏈接。問題解決了，可是這樣會在/dev/shm下多個Ｎ多個文件。這可是RAM啊，雖然現(xiàn)在的服務(wù)器都比較牛，但這樣做也不太好吧。好吧，還有一個flock文件鎖。flock使用LOCK_SH參數(shù)多個進程對同一個文件加鎖。這樣，進程Ｂ初始化共享內(nèi)存時加鎖(可以有多個這樣的進程)，在退出(包括異常退出)時解鎖。進程Ａ在退出時檢測這個鎖。當(dāng)發(fā)現(xiàn)無鎖時說明可以安全退出了。
同步退出的問題基本解決了。來不及寫代碼去驗證，下次吧。
PS：內(nèi)核unlink時應(yīng)該也是有計數(shù)才知道當(dāng)前有沒有進程打開文件，在什么時候應(yīng)該刪除文件。這個還得去查資料，看用不用得上。另外lsof這個工具是可以檢測到所有打開該共享內(nèi)存的進程及相應(yīng)的狀態(tài)。這個應(yīng)該也是有對應(yīng)的api的，只是現(xiàn)在還沒搞懂。
