如何將未命名的 Posix 信號量寫入共享 Memory？

Question

我想為共享 memory 寫一個信號量。 我的第一個想法是將 mmap 返回的指針傳遞給sem_init() ：

#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(void)
{
    sem_t *sem_ptr;
    int shm_fd = shm_open("Shm", O_CREAT | O_RDWR, DEFFILEMODE);
    fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));
    sem_ptr = mmap(NULL, sizeof(sem_t), PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);
    fprintf(stderr, "%p\n", strerror(errno));
    sem_init(sem_ptr, 1, 1);
    fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));

    sem_destroy(sem_ptr);
    return 0;
}

但這會導致此錯誤（調用sem_init()時）： Process finished with exit code 135 (interrupted by signal 7: SIGEMT )

然后我嘗試使用sem_t變量初始化信號量並將其寫入共享的 memory：

int main(void)
{
    sem_t *sem_ptr;
    sem_t s;
    int shm_fd = shm_open("Shm", O_CREAT | O_RDWR, DEFFILEMODE);
    fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));
    sem_ptr = mmap(NULL, sizeof(sem_t), PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);
    fprintf(stderr, "%p\n", strerror(errno));
    sem_init(&s, 1, 1);
    fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));

    *sem_ptr = s;

    sem_destroy(&s);
    return 0;
}

現在行*sem_ptr = s; 導致與第一個程序相同的錯誤

任何人都可以幫助我嗎？

Answer 1

您創建信號量的第一個策略是正確的。 您不一定可以將sem_t object 復制到不同的 memory 地址並使其仍然有效。

我不確定你為什么會得到SIGEMT ，我認為現代 Unix 從未生成過它。 但是當我在我的計算機上運行您的任何一個程序時，它們會因SIGBUS而崩潰，這使我發現了一個我知道如何修復的錯誤。 當您mmap一個文件（共享的 memory object 被認為是一個文件），並且您在mmap調用中要求的大小大於文件時，然后您訪問 ZCD69B4957F06CD818D7BF3D61980E2 之外的文件末尾區域足以讓 CPU 捕獲它），你得到一個SIGBUS 。 讓我引用shm_open聯機幫助頁的關鍵部分：

O_CREAT ：如果共享 memory object 不存在，則創建它。 [...]

一個新的共享 memory object 最初的長度為零 - 可以使用 ftruncate(2) 設置 object 的大小。

您需要做的是在shm_fd上調用ftruncate以使共享的 memory object 大到足以容納信號量。

您應該同時修復一些不太重要的錯誤：

如果您為它們提供的偏移量或大小不是系統頁面大小的倍數，則所有與 memory 映射一起使用的系統調用都可能會出現故障。 （他們應該為您收集信息，但從歷史上看，這方面存在很多錯誤。）您可以通過調用sysconf(_SC_PAGESIZE)獲取系統頁面大小，然后使用如下所示的小助手 function 進行收集。

大多數 C 庫函數即使成功，也允許將errno為非零值。 您應該在打印strerror(errno)之前檢查每個 function 是否實際失敗。 （在下面的代碼中，為了簡潔起見，我使用了perror 。）

共享 memory object 的名稱必須以斜杠開頭，后跟最多NAME_MAX個非斜杠字符。

sem_init可以讀取和寫入 sem_ptr 指向的sem_ptr ，隨后使用sem_wait和sem_post肯定會，所以你應該在mmap調用中使用PROT_READ|PROT_WRITE 。

總而言之，這是您的第一個程序的修訂版，可在我的計算機上運行。 由於SIGEMT的事情，我不能 promise 它會為你工作。

#include <fcntl.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

#ifndef DEFFILEMODE
# define DEFFILEMODE 0666
#endif

static long round_up(long n, long mult)
{
    return ((n + mult - 1) / mult) * mult;
}

int main(void)
{
    long pagesize;
    long semsize;
    sem_t *sem_ptr;
    int shm_fd;

    pagesize = sysconf(_SC_PAGESIZE);
    if (pagesize == -1) {
        perror("sysconf(_SC_PAGESIZE)");
        return 1;
    }

    shm_fd = shm_open("/Shm", O_CREAT|O_RDWR, DEFFILEMODE);
    if (shm_fd == -1) {
        perror("shm_open");
        return 1;
    }

    semsize = round_up(sizeof(sem_t), pagesize);
    if (ftruncate(shm_fd, semsize) == -1) {
        perror("ftruncate");
        return 1;
    }

    sem_ptr = mmap(0, semsize, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);
    if (sem_ptr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        return 1;
    }
    if (sem_init(sem_ptr, 1, 1)) {
        perror("sem_init");
        return 1;
    }

    sem_destroy(sem_ptr);
    shm_unlink("/Shm");
    return 0;
}

您應該注意的另一個復雜情況是，在已經初始化的信號量上調用sem_init會導致未定義的行為。 這意味着您必須使用其他類型的鎖定來創建共享 memory 段和其中的信號量。 在我的腦海中，我不知道如何以防彈的方式做到這一點。