共享内存中的条件变量 - 此代码是否符合POSIX标准？

Question

POSIX标准允许名为共享内存块包含互斥和条件变量吗？

我们一直试图使用一个互斥锁和条件变量来同步两个进程（POSIX-conformant）上的两个进程对命名共享内存的访问。

一个共享内存块被称为"/sync"并包含互斥锁和条件变量，另一个是"/data"并包含我们正在同步访问的实际数据。

我们从pthread_cond_signal()看到失败，如果这两个过程不执行mmap()电话完全相同的顺序，或者如果在一个过程mmaps其他一些一块共享内存的它mmaps的"/sync"内存之前。

这个例子的代码是关于尽可能短，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); 
} 

运行此程序与无参数，然后另一个副本ARGS，并第一个将在断言检查pthread_cond_signal()失败。 但open()功能的顺序更改为mmap()的"/data"前"/sync“的内存和它都做工精细。

这似乎是在LynxOS的给我一个大错误，但LynuxWorks公司声称，使用内互斥和条件变量以这种方式命名的共享内存不被POSIX标准所覆盖，所以他们不感兴趣。

任何人都可以判断这段代码实际上确实违反POSIX？
或任何人有任何令人信服的记录，这是POSIX兼容？

编辑：我们知道PTHREAD_PROCESS_SHARED是POSIX，并且由LynxOS支持。争用的领域是互斥锁和信号量是否可以在命名共享内存中使用（就像我们已经完成的一样），或者POSIX只允许在一个进程创建时使用它们，然后映射共享内存，然后分叉第二个进程。

Answer 1

我可以很容易地看到PTHREAD_PROCESS_SHARED怎么可能会非常棘手的操作系统级别来实现（例如MacOS的没有，除了看起来好像是）。但仅仅通过阅读标准，你似乎有一个案例。

为了完整起见，你可能想主张对sysconf(_SC_THREAD_PROCESS_SHARED)和* _setpshared的返回值（）函数调用—也许还有另外一个“惊喜”等着你（但我可以从你已经检查了共享评论见实际上是支持的）。

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

Answer 2

pthread_mutexattr_setpshared函数可用于允许任何有权访问该内存的线程访问共享内存中的pthread互斥锁，即使是不同进程中的线程也可访问该线程。根据this link，pthread_mutex_setpshared符合POSIX P1003.1c。 （同样的事情会在条件变量，见pthread_condattr_setpshared。）

相关问题：pthread condition variables on Linux, odd behaviour

Answer 3

可能在pthread_cond_t（没有pshared）中有一些指针，因此您必须将它放在两个线程/进程中的相同地址中。使用相同的mmap可以为这两个进程获得相同的地址。

在glibc中，cond_t中的指针是线程的描述符，拥有互斥/ cond。

您可以使用非NULL第一个参数控制mmap的地址。