共享内存中的指针

Question

我正在使用共享内存 (shm_open/mmap) 来跟踪某些状态。在我的共享内存中，我有结构：

typedef struct fim_t {
    uint64_t num_procs;
    uint64_t num_numa;
    int64_t *numa_nodes[MAX_FIM_NUMA];
    int64_t procs[MAX_FIM_PROC];
}fim_t;

我想要做的是在 procs 数组中加载进程 ID，然后让 numa_nodes 数组指向 procs 数组值，这样我就可以在一个地方操纵该值并让它在所有引用中发生变化.我的理解是，设置 numa_nodes 对 procs 数组地址的引用不应该是内存访问冲突，因为它们的地址都完全在共享内存段内。但是，当我尝试访问告诉我我之前的陈述一定是错误的值时，我遇到了段错误。

示例代码如下：

int main(){
    int fd;
    int init_flag = 0;
    if((fd = shm_open("fim", O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, S_IRWXU)) > 0){
        printf("creating shared memory\n");
        init_flag = 1;
    } else {
        printf("opening shared memory\n");
        fd = shm_open("fim", O_RDWR, S_IRWXU);
    }
    if (-1 == fd) {
        printf("fd is negative\n");
        abort();
    }
    if ((1 == init_flag) && -1 == ftruncate(fd, sizeof(fim_t))){
        printf("ftruncate failed %d\n", errno);
        abort();
    }

    fim_t *fim = mmap(NULL, sizeof(fim_t), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(MAP_FAILED == fim){
        printf("mmap failed\n");
        abort();
    }
    if(init_flag){
        fim->num_procs = 1;
        my_rank = 0;
        for(int x=0;x<MAX_FIM_PROC;x++){
            fim->procs[x] = 0;
        }
        fim->numa_nodes[0] = &(fim->procs[0]);
    } else {
        my_rank = __sync_fetch_and_add(&(fim->num_procs),1);
        fim->procs[my_rank] = my_rank;
        fim->numa_nodes[0] = &(fim->procs[my_rank]);
    }
    printf("my rank is: %"PRId64"\n",my_rank);
    sleep(5);
    printf("my numa val is %"PRId64"\n",*fim->numa_nodes[0]);
    printf("rank %"PRId64" is going down\n", my_rank);
    // SHUTDOWN
    uint64_t active = __sync_sub_and_fetch(&(fim->num_procs),1);
    printf("num active is now %"PRId64"\n", active);
    close(fd);
    shm_unlink("fim");
    return 0;
}

我 expect/hope 发生的是我运行一个进程然后立即启动另一个进程并且第一个进程打印 "my numa val is 1" （由于第二个进程设置 numa_node[0] 值）并且都干净地退出。但是，第二个进程运行没问题，但在第一个进程中，numa_node[0]（睡眠后）的打印语句出现段错误（内存访问）。

所以这是我的问题：我做错了什么还是我的方法不可行？如果不可行，是否有其他方法可以达到我想要的结果？

Answer 1

您还没有安排共享内存的所有用户将其映射到同一虚拟地址。一些 *nix 系统会默认执行此操作，但大多数不会。

要么尝试将您的段映射到固定地址（并处理失败 - 这可能不会成功）-要么将偏移量存储在共享内存中，而不是实际指针中。

Answer 2

My understanding is that setting the numa_nodes references to addresses of the procs array should not be a memory access violation because their addresses are both entirely within the shared memory segment.

问题是不同进程将共享内存映射到不同地址。

fim_t *fim = mmap(NULL, sizeof(fim_t), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

fim 在不同的进程中会有 不同的 值。打印出来检查一下。

这导致指向 int64_t procs[MAX_FIM_PROC] 元素的指针在不同的进程中是不同的。

fim is <addr1> in process 1
fim is <addr2> in process 2

&fim->procs[0] will be different in two processes

&fim->procs[0] is <addr1> + <offset> in process 1
&fim->procs[0] is <addr2> + <offset> in process 2

因为这些是不同的值，所以它们不能在进程之间共享。一个进程中的有效指针在另一个进程中将无效。

对此有两种可能的解决方案。

强制共享内存映射到所有进程中的相同地址。 mmap 有一个选项可以完成此操作。然后就可以跨进程共享指向共享内存中元素的指针了。
不要在共享内存中共享指针。改为共享索引。

共享内存中的指针

Pointers within shared memory

c

pointers

ipc

mmap

shared-memory