linux 實現共享內存同步
本文主要對實現共享內存同步的四種方法進行了介紹。
共享內存是一種最為高效的進程間通信方式，進程可以直接讀寫內存，而不需要任何數據的拷貝。它是IPC對象的一種。
為了在多個進程間交換信息，內核專門留出了一塊內存區，可以由需要訪問的進程將其映射到自己的私有地址空間。進程就可以直接讀寫這一內存區而不需要進行數據的拷貝，從而大大提高的效率。
同步(synchronization)指的是多個任務(線程)按照約定的順序相互配合完成一件事情。由於多個進程共享一段內存，因此也需要依靠某種同步機制，如互斥鎖和信號量等 。
信號燈(semaphore)，也叫信號量。它是不同進程間或一個給定進程內部不同線程間同步的機制。信號燈包括posix有名信號燈、 posix基於內存的信號燈(無名信號燈)和System V信號燈(IPC對象)
方法一、利用POSIX有名信號燈實現共享內存的同步
有名信號量既可用於線程間的同步，又可用於進程間的同步。
兩個進程，對同一個共享內存讀寫，可利用有名信號量來進行同步。一個進程寫，另一個進程讀，利用兩個有名信號量semr, semw。semr信號量控制能否讀，初始化為0。 semw信號量控制能否寫，初始為1。
讀共享內存的程序示例代碼如下
semr = sem_open("mysem_r", O_CREAT | O_RDWR , 0666, 0);
if (semr == SEM_FAILED)
{
printf("errno=%d\n", errno);
return -1;
}
semw = sem_open("mysem_w", O_CREAT | O_RDWR, 0666, 1);
if (semw == SEM_FAILED)
{
printf("errno=%d\n", errno);
return -1;
}
if ((shmid = shmget(key, MAXSIZE, 0666 | IPC_CREAT)) == -1)
{
perror("semget");
exit(-1);
}
if ((shmadd = (char *)shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *)(-1))
{
perror("shmat");
exit(-1);
}
while (1)
{
em_wait(semr);
printf("%s\n", shmadd);
sem_post(semw);
}
寫共享內存的程序示例代碼如下
。。。。。。
//同讀的程序
while (1)
{
sem_wait(semw);
printf(">");
fgets(shmadd, MAXSIZE, stdin);
sem_post(semr);
}
方法二、利用POSIX無名信號燈實現共享內存的同步
POSIX無名信號量是基於內存的信號量，可以用於線程間同步也可以用於進程間同步。若實現進程間同步，需要在共享內存中來創建無名信號量。
因此，共享內存需要定義以下的結構體。
typedef struct
{
sem_t semr;
sem_t semw;
char buf[MAXSIZE];
}SHM;
讀、寫程序流程如下圖所示。
方法三、利用System V的信號燈實現共享內存的同步
System V的信號燈是一個或者多個信號燈的一個集合。其中的每一個都是單獨的計數信號燈。而Posix信號燈指的是單個計數信號燈
System V 信號燈由內核維護，主要函數semget，semop，semctl 。
一個進程寫，另一個進程讀，信號燈集中有兩個信號燈，下標0代表能否讀，初始化為0。 下標1代表能否寫，初始為1。
程序流程如下：
寫的流程和前邊的類似。
方法四、利用信號實現共享內存的同步
信號是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬，是一種異步通信方式。利用信號也可以實現共享內存的同步。
思路：
reader和writer通過信號通信必須獲取對方的進程號，可利用共享內存保存雙方的進程號。
reader和writer運行的順序不確定，可約定先運行的進程創建共享內存並初始化。
利用pause, kill, signal等函數可以實現該程序（流程和前邊類似）。
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