在不同步的情况下读写SysV共享内存（使用信号量，C / C ++，Linux）

Question

我使用SysV共享内存让两个进程相互通信。 我不希望代码变得复杂，所以我想知道是否真的需要使用信号量来同步对共享内存的访问。 在我的C / C ++程序中，父进程从共享内存中读取，子进程写入共享内存中。 我编写了两个测试应用程序，以查看是否会产生诸如分段错误之类的错误，但我无法（Ubuntu 10.04 64bit）。 即使两个进程在while循环中不停地写入同一共享内存也不会产生任何错误。

我希望有人对此事有经验，可以告诉我是否真的必须使用信号量来同步访问，或者我是否可以不进行同步。

谢谢

Answer 1

如果您不使用某种互斥锁，那么您将比其他任何事情更容易遭受与中断有关的怪异和计时错误。

假设您的孩子在被抢占时正在对共享内存进行写操作。 共享内存现在处于“坏”状态-它的一部分与子进程的一种状态相关，其余与该状态之前的状态有关-很有可能您的父级可以在子进程之前重新激活。 然后，您已损坏状态。

您也许可以在短期内摆脱这种情况，但稍后会发现奇怪的错误。

Answer 2

不管有多少进程尝试“同时”执行写入正确映射的内存地址，都不会产生分段错误。 同步的目的是保持数据一致性。

如果满足以下所有条件，则可以避免信号灯和互斥锁：

1. 您只有一个线程写入给定地址。

2. 写入的数据是原子的 -意味着可以在一个I / O操作中进行传输。 字符和整数之类的简单事物在传输时通常是原子的。 许多结构，字符串和数组在复制时不是原子操作，因为它们通常由多个I / O大小的元素组成。

3. 数据项的有效性不依赖于任何其他数据。

4. 访问数据时，请使用关键字“ volatile”以避免过时的取消引用。

如果不满足以上任何条件，则如果要保证数据一致且有效，则必须使用某种形式的同步。

Answer 3

如前所述，这是数据完整性问题，而不是段错误。

如果这是一个问题，请使用：管道-这是要实现的简单IPC系统，父级中可能有6行代码，子级中相同

http://tldp.org/LDP/lpg/node11.html

Answer 4

除了所有出色的响应之外，还请看一看boost::interprocess库-对于将类似C ++ STL的容器保存在共享内存中非常方便。 它是通过Unixen上的POSIX共享内存而不是SysV， shmem_open(3)等实现的，您可能也对此感兴趣。

Answer 5

这是一种稍微不同的方法：如果您可以保证读/写器不会意外地抢占彼此，则不需要在它们之间进行同步。

例如，您可以保证在Linux上，如果对访问共享内存的所有进程都使用了调度程序策略SCHED_FIFO （请参阅sched_setscheduler(2) ），并且它们以相同的实时优先级运行并且都被锁定为相同的CPU内核（在多核系统上）。 然后，如果读取器正在执行，它将是唯一执行的进程，直到它选择等待某种条件或等待计时器。 即使写入器从正在等待的某种状态中唤醒，在读取期间，调度程序也不会让写入器运行，直到读取器完成。

Answer 6

我建议使用一个标志来表示访问权限，就像写者线程将创建该标志一样，一旦写完，写者线程可以将其设置为标志++，阅读器线程也将执行该操作。 这样可以避免使用Mutex和锁定开销。 我已经使用过这个并且信任我flag-和flag ++主要是原子的:-)