在兩個插座之間共享信息

Question

我試圖實現一個基於UDP的服務器，它維護兩個插座，一個用於控制（ctrl_sock），另一個用於數據傳輸（data_sock）。事情是，ctrl_sock總是上行鏈路，data_sock是下行鏈路。也就是說，客戶端將通過ctrl_sock請求數據傳輸/停止，數據將通過data_sock發送給他們。

現在的問題是，由於模型沒有連接，服務器將不得不維護已註冊客戶信息的列表（我稱之爲peers_context），以便它可以「盲目地」向他們推送數據，直到他們詢問停止。在此盲傳期間，客戶端可能會異步通過ctrl_sock向服務器發送控制消息。除了初始請求和停止之外，這些信息也可以是例如文件部分的偏好。因此，peers_context必須異步更新。然而，通過data_sock的傳輸依賴於這個peers_context結構，因此引起了ctrl_sock和data_sock之間的同步問題。我的問題是，我能做些什麼來安全地維護這兩個襪子和peers_context結構，這樣異步更新peers_context不會造成嚴重破壞。順便說一下，peers_context的更新不會很頻繁，這就是爲什麼我需要避免請求 - 回覆模型。

我最初考慮的實現是在主線程（listener線程）中維護ctrl_sock，並且在另一個線程（工作線程）中維護通過data_sock進行的傳輸。但是，我發現在這種情況下很難同步。例如，如果我在peers_context中使用互斥鎖，每當工作線程鎖定peers_context時，由於工作線程無休止地工作，偵聽線程在它需要修改peers_context時不再有權訪問它。另一方面，如果偵聽器線程持有peers_context並寫入它，工作線程將無法讀取peers_context並終止。有人可以給我一些建議嗎？

順便說一下，這個實現是在C語言的Linux環境下完成的。只有監聽線程偶爾需要修改peers_context，工作線程只需要讀取。衷心感謝！

Answer 1

如果您的peers_context存在強烈爭用，那麼您需要縮短關鍵部分。你談到了使用互斥鎖。我假設你已經考慮改變爲讀者+作家鎖，並拒絕它，因爲你不想讓不斷讀者餓死作家。這個怎麼樣？

做一個非常小的結構，是一個間接引用peers_context這樣的：

struct peers_context_handle { 
    pthread_mutex_t ref_lock; 
    struct peers_context *the_actual_context; 
    pthread_mutex_t write_lock; 
}; 

數據包的發送者（讀者）和控制要求處理器（作家）總是通過這種間接訪問peers_mutex。

假設：數據包發送者從不修改peers_context，也沒有釋放它。

帕克發件人簡要鎖手柄，獲得peers_context的當前版本和解鎖：

pthread_mutex_lock(&(handle->ref_lock)); 
peers_context = handle->the_actual_context; 
pthread_mutex_unlock(&(handle->ref_lock)); 

（在實踐中，你甚至可以用鎖做的路程，如果你介紹記憶障礙，因爲指針解引用是對Linux支持的所有平臺的原子，但我不會推薦它，因爲你將不得不開始鑽研記憶障礙和其他低層次的東西，也不ç也不POSIX保證它無論如何都會正常工作。）

請求處理器不更新peers_context，他們複製並共享完全取代它。這就是他們如何保持他們的關鍵部分小。他們做使用write_lock序列化更新，但更新很少，所以這不是問題。

pthread_mutex_lock(&(handle->write_lock)); 

/* Short CS to get the old version */ 
pthread_mutex_lock(&(handle->ref_lock)); 
old_peers_context = handle->the_actual_context; 
pthread_mutex_unlock(&(handle->ref_lock)); 

new_peers_context = allocate_new_structure(); 
*new_peers_context = *old_peers_context; 

/* Now make the changes that are requested */ 
new_peers_context->foo = 42; 
new_peers_context->bar = 52; 

/* Short CS to replace the context */ 
pthread_mutex_lock(&(handle->ref_lock)); 
handle->the_actual_context = new_peers_context; 
pthread_mutex_unlock(&(handle->ref_lock)); 

pthread_mutex_unlock(&(handle->write_lock)); 

magic(old_peers_context); 

這有什麼用？這是最後一行代碼中的魔力。您必須釋放peers_context的舊副本以避免內存泄漏，但您無法這樣做，因爲可能有數據包發件人仍在使用該副本。

該解決方案與在Linux內核中使用的RCU類似。你必須等待所有的數據包發送者線程進入靜態狀態。我要離開這個實施作爲練習你:-)但這裏有準則：

• 的magic()函數添加old_peers_context所以要被釋放隊列（這必須由一個互斥體的保護）。
• 一個專用線程釋放這個名單在一個循環：
  1. 它鎖定到待釋放名單
  2. 它獲得的指針列表
  3. 它取代了清單，一個新的空單
  4. 它解鎖，以待釋放名單
  5. 它清除與每個工作線程
  6. 它等待所有標記再次設置
  7. 它釋放每個相關的標記在其先前獲得的待釋放列表副本中的項目
• 同時，每個工作線程在其事件循環中的空閒點處設置其自己的標記（即，當它不忙於發送任何數據包或持有任何peer_contexts時。