Unix/Linux共享内存应用与陷阱(3)

3.2 对同一共享内存的连接数限制

在HP-UX上,应用进程对同一个共享内存区的连接次数被限制为最多1次;区别于上面第3节所介绍的AIX上的连接数限制,HP-UX并未对指向不同共享内存区的连接数设置上限,也就是说,运行在HP-UX上的应用进程可以同时连接很多个不同的共享内存区,但对于同一个共享内存区,最多只允许连接1 次;否则,shmat调用将失败,返回错误码EINVAL,在shmat的man帮助中,对该错误码有下列解释:

shmid is not a valid shared memory identifier, (possibly because the shared memory segment was already removed using shmctl(2) with IPC_RMID), or the calling process is already attached to shmid.

这个限制会对多线程应用带来无法避免的问题,只要一个应用进程中有超过1个以上的线程企图连接同一个共享内存区,则都将以失败而告终。

解决这个问题,需要修改应用程序设计,使应用进程具备对同一共享内存的多线程访问能力。相对于前述问题的解决方法,解决这个问题的方法要复杂一些。

作为可供参考的方法之一,以下介绍的逻辑可以很好地解决这个问题:

基本思路是,对于每一个共享内存区,应用进程首次连接上之后,将其键值(ftok的返回值)、系统标识符(shmid,shmget调用的返回值)和访问地址(即shmat调用的返回值)保存下来,以这个进程的全局数组或者链表的形式留下记录。在任何对共享内存的连接操作之前,程序都将先行检索这个记录列表,根据键值和标志符去匹配希望访问的共享内存,如果找到匹配记录,则从记录中直接读取访问地址,而无需再次调用shmat函数,从而解决这一问题;如果没有找到匹配目标,则调用shmat建立连接,并且为新连接上来的共享内存添加一个新记录。

记录条目的数据结构,可定义为如下形式:


typedef struct _Shared_Memory_Record
{
key_t   mem_key;   // key generated by ftok()  
int    mem_id;    // id returned by shmget()  
void*   mem_addr;   // access address returned by shmat()
int    nattach;    // times of attachment   
} Shared_

4)Solaris中的shmdt函数原型问题

Solaris系统中的shmdt调用,在原型上与System V标准有所不同,

Default
     int shmdt(char *shmaddr);

即形参shmaddr的数据类型在Solaris上是char *,而System V定义的是void * 类型;实际上Solaris上shmdt调用遵循的函数原型规范是SVID-v4之前的标准;以Linux系统为例,libc4和libc5 采用的是char * 类型的形参,而遵循SVID-v4及后续标准的glibc2及其更新版本,均改为采用void * 类型的形参。

如果仍在代码中采用System V的标准原型,就会在Solaris上编译代码时造成编译错误;比如:

Error: Formal argument 1 of type char* in call to shmdt(char*)
is being passed void*.

解决方法是,引入一个条件编译宏,在编译平台是Solaris时,采用char * 类型的形参,而对其它平台,均仍采用System V标准的void * 类型形参,比如:

#ifdef _SOLARIS_SHARED_MEMORY        
shmdt((char *)mem_addr);
#else                
shmdt((void *)mem_addr);
#endif

5)通过shmctl删除共享内存的风险

如果共享内存已经与所有访问它的进程断开了连接,则调用IPC_RMID子命令后,系统将立即删除共享内存的标识符,并删除该共享内存区,以及所有相关的数据结构;
如果仍有别的进程与该共享内存保持连接,则调用IPC_RMID子命令后,该共享内存并不会被立即从系统中删除,而是被设置为IPC_PRIVATE状态,并被标记为"已被删除";直到已有连接全部断开,该共享内存才会最终从系统中消失。

需要说明的是:一旦通过shmctl对共享内存进行了删除操作,则该共享内存将不能再接受任何新的连接,即使它依然存在于系统中!所以,可以确知,在对共享内存删除之后不可能再有新的连接,则执行删除操作是安全的;否则,在删除操作之后如仍有新的连接发生,则这些连接都将失败!

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