共享內存中的條件變量 - 此代碼是否符合POSIX標準？

Question

POSIX標準允許名爲共享內存塊包含互斥和條件變量嗎？

我們一直試圖使用一個互斥鎖和條件變量來同步兩個進程（POSIX-conformant）上的兩個進程對命名共享內存的訪問。

一個共享內存塊被稱爲"/sync"幷包含互斥鎖和條件變量，另一個是"/data"幷包含我們正在同步訪問的實際數據。

我們從pthread_cond_signal()看到失敗，如果這兩個過程不執行mmap()電話完全相同的順序，或者如果在一個過程mmaps其他一些一塊共享內存的它mmaps的"/sync"內存之前。

這個例子的代碼是關於儘可能短，我可以把它：

#include <sys/types.h> 
#include <sys/stat.h> 
#include <sys/mman.h> 
#include <sys/file.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <pthread.h> 
#include <errno.h> 
#include <iostream> 
#include <string> 
using namespace std; 

static const string shm_name_sync("/sync"); 
static const string shm_name_data("/data"); 

struct shared_memory_sync 
{ 
    pthread_mutex_t mutex; 
    pthread_cond_t condition; 
}; 

struct shared_memory_data 
{ 
    int a; 
    int b; 
}; 


//Create 2 shared memory objects 
// - sync contains 2 shared synchronisation objects (mutex and condition) 
// - data not important 
void create() 
{ 
    // Create and map 'sync' shared memory 
    int fd_sync = shm_open(shm_name_sync.c_str(), O_CREAT|O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR); 
    ftruncate(fd_sync, sizeof(shared_memory_sync)); 
    void* addr_sync = mmap(0, sizeof(shared_memory_sync), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_sync, 0); 
    shared_memory_sync* p_sync = static_cast<shared_memory_sync*> (addr_sync); 

    // init the cond and mutex 
    pthread_condattr_t cond_attr; 
    pthread_condattr_init(&cond_attr); 
    pthread_condattr_setpshared(&cond_attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED); 
    pthread_cond_init(&(p_sync->condition), &cond_attr); 
    pthread_condattr_destroy(&cond_attr); 

    pthread_mutexattr_t m_attr; 
    pthread_mutexattr_init(&m_attr); 
    pthread_mutexattr_setpshared(&m_attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED); 
    pthread_mutex_init(&(p_sync->mutex), &m_attr); 
    pthread_mutexattr_destroy(&m_attr); 

    // Create the 'data' shared memory 
    int fd_data = shm_open(shm_name_data.c_str(), O_CREAT|O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR); 
    ftruncate(fd_data, sizeof(shared_memory_data)); 

    void* addr_data = mmap(0, sizeof(shared_memory_data), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_data, 0); 
    shared_memory_data* p_data = static_cast<shared_memory_data*> (addr_data); 

    // Run the second process while it sleeps here. 
    sleep(10); 

    int res = pthread_cond_signal(&(p_sync->condition)); 
    assert(res==0); // <--- !!!THIS ASSERT WILL FAIL ON LYNXOS!!! 

    munmap(addr_sync, sizeof(shared_memory_sync)); 
    shm_unlink(shm_name_sync.c_str()); 
    munmap(addr_data, sizeof(shared_memory_data)); 
    shm_unlink(shm_name_data.c_str()); 
} 

//Open the same 2 shared memory objects but in reverse order 
// - data 
// - sync 
void open() 
{ 
    sleep(2); 
    int fd_data = shm_open(shm_name_data.c_str(), O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR); 
    void* addr_data = mmap(0, sizeof(shared_memory_data), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_data, 0); 
    shared_memory_data* p_data = static_cast<shared_memory_data*> (addr_data); 

    int fd_sync = shm_open(shm_name_sync.c_str(), O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR); 
    void* addr_sync = mmap(0, sizeof(shared_memory_sync), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_sync, 0); 
    shared_memory_sync* p_sync = static_cast<shared_memory_sync*> (addr_sync); 

    // Wait on the condvar 
    pthread_mutex_lock(&(p_sync->mutex)); 
    pthread_cond_wait(&(p_sync->condition), &(p_sync->mutex)); 
    pthread_mutex_unlock(&(p_sync->mutex)); 

    munmap(addr_sync, sizeof(shared_memory_sync)); 
    munmap(addr_data, sizeof(shared_memory_data)); 
} 

int main(int argc, char** argv) 
{ 
    if(argc>1) 
    { 
     open(); 
    } 
    else 
    { 
     create(); 
    } 

    return (0); 
} 

運行此程序與無參數，然後另一個副本ARGS，並第一個將在斷言檢查pthread_cond_signal()失敗。 但open()功能的順序更改爲mmap()的"/data"前"/sync「的內存和它都做工精細。

這似乎是在LynxOS的給我一個大錯誤，但LynuxWorks公司聲稱，使用內互斥和條件變量以這種方式命名的共享內存不被POSIX標準所覆蓋，所以他們不感興趣。

任何人都可以判斷這段代碼實際上確實違反POSIX？
或任何人有任何令人信服的記錄，這是POSIX兼容？

編輯：我們知道PTHREAD_PROCESS_SHARED是POSIX，並且由LynxOS支持。爭用的領域是互斥鎖和信號量是否可以在命名共享內存中使用（就像我們已經完成的一樣），或者POSIX只允許在一個進程創建時使用它們，然後映射共享內存，然後分叉第二個進程。

Answer 1

我可以很容易地看到PTHREAD_PROCESS_SHARED怎麼可能會非常棘手的操作系統級別來實現（例如MacOS的沒有，除了看起來好像是）。但僅僅通過閱讀標準，你似乎有一個案例。

爲了完整起見，你可能想主張對sysconf(_SC_THREAD_PROCESS_SHARED)和* _setpshared的返回值（）函數調用—也許還有另外一個「驚喜」等着你（但我可以從你已經檢查了共享評論見實際上是支持的）。

@JesperE：您可能想引用API docs at the OpenGroup而不是HP文檔。

Answer 2

pthread_mutexattr_setpshared函數可用於允許任何有權訪問該內存的線程訪問共享內存中的pthread互斥鎖，即使是不同進程中的線程也可訪問該線程。根據this link，pthread_mutex_setpshared符合POSIX P1003.1c。 （同樣的事情會在條件變量，見pthread_condattr_setpshared。）

相關問題：pthread condition variables on Linux, odd behaviour

Answer 3

可能在pthread_cond_t（沒有pshared）中有一些指針，因此您必須將它放在兩個線程/進程中的相同地址中。使用相同的mmap可以爲這兩個進程獲得相同的地址。

在glibc中，cond_t中的指針是線程的描述符，擁有互斥/ cond。

您可以使用非NULL第一個參數控制mmap的地址。