如何在 LynxOS/POSIX 中同步对共享内存的访问？

发布于 2024-08-28 00:44:28 字数 409 浏览 11 评论 0原文

我正在 LynxOS SE （符合 POSIX 标准）系统上实现两个进程，这些进程将进行通信通过共享内存。

一个进程将充当“生产者”，另一个进程将充当“消费者”。在多线程系统中，我的方法是使用互斥体和 condvar（条件变量）对，消费者等待 condvar（使用 pthread_cond_wait），生产者向其发出信号（使用 < code>pthread_cond_signal）当共享内存更新时。

如何在多进程而不是多线程架构中实现这一点？

是否有 LynxOS/POSIX 方法来创建可在进程之间使用的 condvar/mutex 对？
或者在这种情况下还有其他同步机制更合适吗？

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獨角戲 2024-09-04 00:44:28

感谢@nos，但我想对他的回答进行一些扩展。
最后（为了清楚起见，排除错误处理）我做了如下操作：

1. 定义共享内存结构

这包含进程间同步对象和要共享的数据。

typedef struct
{
    // Synchronisation objects
    pthread_mutex_t ipc_mutex;
    pthread_cond_t  ipc_condvar;
    // Shared data
    int number;
    char data[1024];
} shared_data_t;

2. 创建共享内存并设置大小（主进程）

在主进程上创建一个新的共享内存对象：

fd = shm_open(SHAREDMEM_FILENAME, O_CREAT|O_EXCL|O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);
ftruncate(fd, sizeof(shared_data_t));

2. 或打开共享内存（从进程）

在从进程上附加到现有对象：

fd = shm_open(SHAREDMEM_FILENAME, O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);

3. Mmap 到进程空间

// Specify addr of calling address, mostly use NULL is most portable way
shared_data_t* sdata = (shared_data_t*)mmap(NULL, sizeof(shared_data_t), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
close(fd);

4. 初始化同步变量（仅限主进程）

pthread_mutexattr_t mutex_attr;
pthread_mutexattr_init(&mutex_attr);
pthread_mutexattr_setpshared(&mutex_attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_mutex_init(&sdata->ipc_mutex, &mutex_attr);

pthread_condattr_t cond_attr;
pthread_condattr_init(&cond_attr);
pthread_condattr_setpshared(&cond_attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_cond_init(&sdata->ipc_condvar, &cond_attr);

就是这样。

Mutex 和 cond 现在可以正常使用来控制对共享数据的访问。

唯一真正的问题是确保主进程在从进程启动之前已创建共享内存并初始化同步变量。并确保根据需要使用 munmap() 和 shm_unlink() 进行整理。

注意：XSI 替代方案

POSIX:XSI 扩展具有其他共享内存的函数（shmget()、shmat() 等），如果可能会更有用。 strong> 它们可用，但它们不在我正在使用的 LynxOS-SE 版本上。

Credit goes to @nos, but I'd like to expand a little bit on his answer.
In the end (excluding error handling for clarity) I did as follows:

1. Define the shared memory structure

This contains the inter-process sync objects and the data to be shared.

typedef struct
{
    // Synchronisation objects
    pthread_mutex_t ipc_mutex;
    pthread_cond_t  ipc_condvar;
    // Shared data
    int number;
    char data[1024];
} shared_data_t;

2. Create the shared memory and set size (Master process)

On the Master process create a new shared memory object:

fd = shm_open(SHAREDMEM_FILENAME, O_CREAT|O_EXCL|O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);
ftruncate(fd, sizeof(shared_data_t));

2. OR Open the shared memory (Slave process)

On the Slave just attach to existing object:

fd = shm_open(SHAREDMEM_FILENAME, O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);

3. Mmap into process space

// Specify addr of calling address, mostly use NULL is most portable way
shared_data_t* sdata = (shared_data_t*)mmap(NULL, sizeof(shared_data_t), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
close(fd);

4. Init the sync variables (Master process only)

pthread_mutexattr_t mutex_attr;
pthread_mutexattr_init(&mutex_attr);
pthread_mutexattr_setpshared(&mutex_attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_mutex_init(&sdata->ipc_mutex, &mutex_attr);

pthread_condattr_t cond_attr;
pthread_condattr_init(&cond_attr);
pthread_condattr_setpshared(&cond_attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_cond_init(&sdata->ipc_condvar, &cond_attr);

That's it.

Mutex and cond can now be used as normal to control access to the shared data.

The only real gotchas are making sure the Master process has created the shared memory and initialised the sync variables before the Slave process is started. And making sure you tidy up with munmap() and shm_unlink() as required.

Note: XSI Alternative

The POSIX:XSI extension has other functions for sharing memory (shmget(), shmat() etc) which may be more useful if they are available, but they are not on the version of LynxOS-SE I am using.

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