进程间共享内存和pthread_barrier：如何安全？

Question

我想要一个简单的进程间障碍解决方案。这里有一个解决方案： 解决方案

但我完全迷失了 mmap ...在我的第一次尝试中，十分之一会失败（段错误或死锁）。

我知道我的问题来自同步问题，但我找不到它。我找到了一个设置 mmaped 内存的示例（示例)，但我不确定这对于 mmaped pthread_barrier 是否有好处。

这里是我的代码摘录：

#define MMAP_FILE "/tmp/mmapped_bigdft.bin"

void init_barrier() {
  pthread_barrier_t *shared_mem_barrier;
  pthread_barrierattr_t barattr;
  pthread_barrierattr_setpshared(&barattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);

  hbcast_fd = open(MMAP_FILE, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, (mode_t)0600);
  result = lseek(hbcast_fd, sizeof(pthread_barrier_t)-1, SEEK_SET);
  result = write(hbcast_fd, "", 1);
  shared_mem_barrier = (pthread_barrier_t*) mmap(0, sizeof(pthread_barrier_t), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, hbcast_fd, 0);
  if (mpi_rank == 0) {
    int err = pthread_barrier_init(shared_mem_barrier, &barattr, host_size);
  }
  MPI_Barrier(some_communicator);
}

问题：

• 我在 mmap 初始化中遗漏了一些东西吗？
• 哪一项操作应由所有进程执行，哪一项操作应仅由一个进程执行？

新问题

哪个管理 pthread 屏障更安全？或者它们基于相同的机制？

• shmget
• shm_open
• mmap
• 另一个

Answer 1

正如查尔斯所提到的，看起来截断是你的问题所在。另外，您应该使用 pthread_barrierattr_init 初始化属性。

至于另一个问题，只有一个进程应该进行初始化，然后所有进程都应该调用 pthread_barrier_wait （就像 MPI 一样）。

我看到你的其他问题，所以我知道你为什么不想使用 MPI。因此，您可能只需要执行一个 MPI 屏障来初始化您的 pthread 屏障，如下所示：

if (rank == 0)
{
  /* Create the shared memory segment, initialise the barrier. */
}
MPI_Barrier(communicator);
if (rank != 0)
{
  /* Load the shared memory segment, cast it to a pthread_barrier_t* and store.
   * It's already initialised */
}

Answer 2

您不想为每个进程都使用 O_TRUNC 打开文件。每次执行此操作时，您都会再次截断文件，并可能使您之前执行的 mmap 操作无效（更改文件大小时对先前 mmap 的影响通常是未定义的）。

除此之外，我认为您不能在 mmap 内存中拥有信号量并使其正常运行（它可能在某些操作系统平台上，所以我怀疑它通常能保证按您想要的方式运行）。

你真正想要使用的是共享内存。执行 man “shmget”和“shmat”以了解如何创建和映射共享内存。您可能仍然需要一个文件来传递共享内存 ID，并且在应用程序崩溃期间通过注册信号处理程序释放共享内存 ID 时应该小心。否则，您可能会留下僵尸共享内存分配并超出操作系统资源限制。如果您尝试在主线程上创建共享内存段时收到 ENOSPC，您就会知道发生了这种情况。

Answer 3

您应该使用 shm_open 创建共享段。

• 使用参数 O_CREAT 你
  应该能够检测一个进程是否
  是第一个创建该段的人。
• 只有那个过程应该被截断
  将段调整为适当的长度，并将其映射
  并初始化屏障。
• 所有其他检测到他们
  不是应该先睡一觉
  同时，一秒钟左右就足够了，然后映射该段。
• 之后所有进程都可以
  屏障的同步。