Cách chia sẻ bộ nhớ giữa các ứng dụng được viết bằng C / C ++

Tôi đang trải qua một chương trình được viết bằng C / C ++ để điều khiển robot. Về cơ bản, ba chương trình khác nhau chạy cùng một lúc và chúng giao tiếp qua bộ nhớ dùng chung. Google ling xung quanh tôi thấy tôi nghĩ như vxWorks và các tiêu đề tăng cường thư viện tăng cường ( Tài liệu tăng cường: Chia sẻ bộ nhớ giữa các quy trình ).

Bây giờ, tôi không muốn nhìn vào việc thực hiện, tôi có thể đọc liên kết ở trên. Nhưng tôi không thể hiểu được cách mà thư viện boost thực hiện điều này. Ý tôi là, một ứng dụng phân bổ bộ nhớ và truy cập bộ nhớ khác, nhưng làm thế nào để chúng giao tiếp? Nó không an toàn để làm điều này?

Nhưng tôi không thể hiểu được cách mà thư viện boost thực hiện điều này.

Cơ chế tăng cường quá trình có ba thành phần cần thiết để hoạt động:

1. tập tin ánh xạ bộ nhớ: một tập tin ánh xạ bộ nhớ cần phải được tạo và chuyển đến bộ cấp phát boost.inter Process. Bộ cấp phát này sẽ lấy các phần của tệp và sử dụng chúng như thể chúng được trả về bởi một bộ phân phối std ::, với ánh xạ được áp dụng để bộ nhớ tương thích với bộ nhớ cụ thể trong quá trình.

2. container boost.inter Process; loại container này sẽ sử dụng bộ nhớ được cấp phát trả về và cung cấp giao diện std :: container like (start / end / size / push_back, v.v.).

3. cơ chế đồng bộ hóa; đây có thể là bất kỳ mutex liên tiến trình nào và nên được sử dụng để ngăn chặn các điều kiện chạy truy cập dữ liệu.

Ý tôi là, một ứng dụng phân bổ bộ nhớ và truy cập bộ nhớ khác, nhưng làm thế nào để chúng giao tiếp? Nó không an toàn để làm điều này?

Bộ nhớ được phân bổ thực sự là một tệp ánh xạ bộ nhớ dùng chung Truyền thông là gián tiếp, với cả hai ứng dụng cài đặt hoặc đọc dữ liệu, khi chúng cần. Sự an toàn đến từ việc sử dụng các nguyên thủy đồng bộ hóa quá trình.

bộ nhớ chia sẻ không phải là bức tranh hoàn chỉnh cho IPC, đây là cơ chế truyền dữ liệu nhưng bạn vẫn cần một số cách để thông báo cho quá trình khác rằng một số dữ liệu đã được cập nhật và có sẵn để đọc. Cách bạn thực hiện việc này tùy thuộc vào bạn, thông thường bạn sẽ sử dụng một đối tượng sự kiện hoặc sự kiện của hệ điều hành, mỗi quy trình chờ đợi để thiết lập điều này, việc viết ứng dụng sẽ đặt nó sau khi viết xong. Sau đó, chủ đề trong các chương trình khác thức dậy và đọc.

Ngoài ra, bạn có thể thăm dò ý kiến, đọc dữ liệu thường xuyên để biết giá trị thay đổi khi dữ liệu được cập nhật (ví dụ: bộ đếm tăng).

Boost sử dụng ánh xạ bộ nhớ của một tập tin.

Cả unix và windows đều hỗ trợ tạo các tệp không tồn tại trên hệ thống tệp thông thường cho mục đích này.

Sau đó, bạn sẽ cần phải đồng bộ hóa quyền truy cập vào bộ nhớ đó như bạn muốn nếu các luồng khác nhau được truy cập. Có nghĩa là việc đọc đồng thời có thể xảy ra mà không cần đồng bộ hóa nhưng ngay khi một quá trình muốn viết, bạn sẽ cần ngăn những người khác truy cập vào nó.

Các hoạt động nguyên tử trên bộ nhớ dùng chung vẫn có thể nếu bạn muốn đồng bộ hóa không khóa.

Bộ nhớ dùng chung vẫn chỉ là bộ nhớ. Bạn có thể đặt mutex, spinlock hoặc bất kỳ nguyên thủy đồng bộ hóa nào khác vào đó và sử dụng chúng để đồng bộ hóa quyền truy cập của bộ xử lý vào bộ nhớ dùng chung, giống như các luồng sử dụng các nguyên thủy đó để đồng bộ hóa quyền truy cập vào bộ nhớ hiển thị với chúng.

Sự khác biệt thực sự duy nhất là:

1. chủ đề chia sẻ tất cả bộ nhớ và cùng một không gian địa chỉ, vì vậy con trỏ thô hoạt động cho chúng. Bộ nhớ được chia sẻ giữa các quy trình hoạt động giống hệt nhau, nhưng có thể được ánh xạ tại các địa chỉ khác nhau trong mỗi quy trình, vì vậy bạn không thể đơn giản chuyển các con trỏ thô giữa chúng.

   • Lưu ý điều này có tác dụng kích thích một số chi tiết triển khai của các phương thức ảo, thông tin loại thời gian chạy và một số cơ chế C ++ khác. Bám sát các loại có thể khởi tạo tầm thường (dữ liệu cũ đơn giản) không có phương thức ảo hoặc phôi động trong bộ nhớ dùng chung của bạn, không sử dụng kiểu chữ trên chúng và bạn sẽ ổn.

2. một số nguyên hàm đồng bộ hóa có thể cần các cờ hoặc thuộc tính đặc biệt để hoạt động chính xác giữa các quy trình ( PTHREAD_PROCESS_SHAREDví dụ: xem thuộc tính cho các biến đổi luồng POSIX). Điều này thực sự không liên quan đến bộ nhớ và đồng bộ hóa bản thân, nhưng do tương tác kernel / trình lập lịch cần thiết để đánh thức người phục vụ đang ngủ.

Vì thế:

Nhưng làm thế nào để họ giao tiếp?

Cùng một cách các chủ đề khác nhau giao tiếp, cho phép cảnh báo ở trên

Nó không an toàn để làm điều này?

Đúng, chính xác là không an toàn cho các quá trình giao tiếp qua bộ nhớ dùng chung vì nó là chủ đề để giao tiếp qua bộ nhớ dùng chung và chúng cần đồng bộ hóa (hoặc giống hệt nhau) để đảm bảo an toàn.

Lưu ý rằng C và C ++ là các ngôn ngữ khác nhau.

Bộ nhớ dùng chung không thể có trong C11 tiêu chuẩn hoặc C ++ 11 hoàn toàn (vì tiêu chuẩn không xác định điều đó), hoặc thậm chí C ++ 14 (có bản nháp n3690 và có lẽ là tiêu chuẩn chính thức, không đề cập đến bộ nhớ chia sẻ ngoài đa luồng ). Vì vậy, bạn cần thêm thư viện để có được bộ nhớ chia sẻ. Nhưng một số hệ điều hành có hỗ trợ cho bộ nhớ dùng chung. Vì vậy, một số thư viện cung cấp bộ nhớ chia sẻ, được xây dựng trên các dịch vụ hệ điều hành hiện có, tồn tại. Có lẽ bạn có thể cân nhắc sử dụng thư viện khung POCO (tóm tắt các chi tiết cụ thể của HĐH)

Đối với Linux (và có lẽ là POSIX), hãy xem shm_overview (7) . Bạn sẽ cần phải đồng bộ hóa, vì vậy hãy xem sem_overview (7)

VXWorks (mà tôi không biết, nhưng đã cho nó biết) có VxMP

Bạn cần phải cẩn thận hiểu những gì đang thực sự xảy ra. Bạn có thể chỉ muốn chia sẻ dữ liệu cũ đơn giản struct(không phải các lớp C ++!) Và bạn nên rất cẩn thận về các địa chỉ (mỗi quy trình có thể nhận địa chỉ khác nhau cho phân đoạn bộ nhớ dùng chung) và về đồng bộ hóa.

Ngoài ra, sử dụng chủ đề. Lưu ý rằng tiêu chuẩn C ++ 11 định nghĩa một thư viện luồng .