兩個甚至多個進程使用共享內存(shm)通信，總遇到同步問題。這裡的“同步問題”不是說進程讀寫同步問題，這個用信號量就好了。這裡的同步問題說的是同步退出問題，到底誰先退出，怎麼知道對方退出了。舉個例子：進程負責讀寫數據庫Ａ，進程Ｂ負責處理數據。那麼進程Ａ得比進程Ｂ晚退出才行，因為要保存進程Ｂ處理完的數據。可是Ａ不知道Ｂ什麼時候退出啊。Ａ、Ｂ是無關聯的進程，也不知道對方的pid。它們唯一的關聯就是讀寫同一塊共享內存。正常情況下，進程Ｂ在共享內存中寫個標識：進程Ａ你可以退出了，也是可以的。不過進程Ｂ可能是異常退出，連標識都來不及寫。其次，共享內存用來做數據通信的，加這麼個標識感覺不太好，有濫用的感覺。
采用socket通信沒有這個問題，因為進程Ｂ退出怎麼也會導致socket斷開，哪怕是超時。但shm卻沒有協議來檢測這些行為，如果自己也做一個未免太麻煩。那就從共享內存下手吧。
共享內存是由內核來管理的，一個進程刪除本身打開的共享內存並不影響另一個進程的共享內存，哪怕都是同一塊共享內存。這是因為共享內存在內核中一個引用計數，一個進程使用該共享內存就會導致引用計數加１。如果其中一個進程調用了刪除函數，只有這個計數為０才會真正刪除共享內存。那麼，需要最後才退出的進程檢測這個計數就可以了。
在System V的共享內存中，創建一個共享內存會初始化一個結構：
struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm; /* Ownership and permissions */
size_t shm_segsz; /* Size of segment (bytes) */
time_t shm_atime; /* Last attach time */
time_t shm_dtime; /* Last detach time */
time_t shm_ctime; /* Last change time */
pid_t shm_cpid; /* PID of creator */
pid_t shm_lpid; /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
shmatt_t shm_nattch; /* No. of current attaches */
...
};
使用shmctl函數可以讀取該結構體，其中的shm_nattch就是使用該共享內存的進程數。
不過，現在有了新的POSIX標准，當然要用新標准了。shm_open創建的共享內存也具有“一個進程刪除本身打開的共享內存並不影響另一個進程的共享內存”的特點。可是用shm_open創建的共享內存不再有上面的結構，那麼，內核是怎麼管理shm_open創建共享內存？？看下面的源碼：
/* shm_open - open a shared memory file */
/* Copyright 2002, Red Hat Inc. */
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <limits.h>
int
shm_open (const char *name, int oflag, mode_t mode)
{
int fd;
char shm_name[PATH_MAX+20] = "/dev/shm/";
/* skip opening slash */
if (*name == '/')
++name;
/* create special shared memory file name and leave enough space to
cause a path/name error if name is too long */
strlcpy (shm_name + 9, name, PATH_MAX + 10);
fd = open (shm_name, oflag, mode);
if (fd != -1)
{
/* once open we must add FD_CLOEXEC flag to file descriptor */
int flags = fcntl (fd, F_GETFD, 0);
if (flags >= 0)
{
flags |= FD_CLOEXEC;
flags = fcntl (fd, F_SETFD, flags);
}
/* on failure, just close file and give up */
if (flags == -1)
{
close (fd);
fd = -1;
}
}
return fd;
}
我嚓，這就是創建一個普通的文件啊，只是創建的位置在/dev/shm下（也就是RAM上）。再來看看刪除共享內存的函數shm_unlink：
/* shm_unlink - remove a shared memory file */
/* Copyright 2002, Red Hat Inc. */
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <limits.h>
int
shm_unlink (const char *name)
{
int rc;
char shm_name[PATH_MAX+20] = "/dev/shm/";
/* skip opening slash */
if (*name == '/')
++name;
/* create special shared memory file name and leave enough space to
cause a path/name error if name is too long */
strlcpy (shm_name + 9, name, PATH_MAX + 10);
rc = unlink (shm_name);
return rc;
}
這也只是一個普通的unlink函數。也就是說，POSIX標准的共享內存就是一個文件。所謂的“一個進程刪除本身打開的共享內存並不影響另一個進程的共享內存”就相當於你用fstream對象打開了一個文件，然後去文件夾把文件刪除了(也就是對文件進行了unlink操作)，可是fstream對象還可以正常讀寫文件，並沒有什麼引用計數。這下好了，進程退出時又沒法同步了。
不過，在linux下怎麼會有解決不了的問題呢？解決不了只能說明自己太菜。既然是文件，那就從文件下手。那文件有什麼是原子操作，又可以計數的呢。答案：硬鏈接。比如：
[email protected]:/dev/shm$ stat abc
文件："abc"
大小：4 塊：8 IO 塊：4096 普通文件
設備：15h/21d Inode：5743159 硬鏈接：1
權限：(0664/-rw-rw-r--) Uid：( 1000/ linuxidc) Gid：( 1000/ linuxidc)
最近訪問：2015-01-25 21:27:00.961053098 +0800
最近更改：2015-01-25 21:27:00.961053098 +0800
最近改動：2015-01-25 21:27:00.961053098 +0800
創建時間：-
[email protected]:/dev/shm$
這個硬鏈接可以通過fstat函數獲取。可是要這樣實現的話，意味著需要先創建一塊共享內存，每個進程引用的時候需要調用link函數來創建一個硬鏈接。問題解決了，可是這樣會在/dev/shm下多個Ｎ多個文件。這可是RAM啊，雖然現在的服務器都比較牛，但這樣做也不太好吧。好吧，還有一個flock文件鎖。flock使用LOCK_SH參數多個進程對同一個文件加鎖。這樣，進程Ｂ初始化共享內存時加鎖(可以有多個這樣的進程)，在退出(包括異常退出)時解鎖。進程Ａ在退出時檢測這個鎖。當發現無鎖時說明可以安全退出了。
同步退出的問題基本解決了。來不及寫代碼去驗證，下次吧。
PS：內核unlink時應該也是有計數才知道當前有沒有進程打開文件，在什麼時候應該刪除文件。這個還得去查資料，看用不用得上。另外lsof這個工具是可以檢測到所有打開該共享內存的進程及相應的狀態。這個應該也是有對應的api的，只是現在還沒搞懂。
