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c++ - 可以在没有互斥锁的情况下读取和验证共享内存吗？

coder 2023-06-19 原文

在 Linux 上，我使用 shmget 和 shmat 设置一个共享内存段，一个进程将写入该段，一个或多个进程将从中读取。共享的数据大小为几兆字节，更新时将完全重写；它永远不会部分更新。

我的共享内存段布局如下:

    -------------------------
    | t0 | actual data | t1 |
    -------------------------

其中 t0 和 t1 是编写器开始更新时间的拷贝(具有足够的精度，以便保证连续更新具有不同的时间)。 writer首先写入t1，然后复制数据，然后写入t0。另一方面，阅读器读取 t0，然后是数据，然后是 t1。如果读取器在 t0 和 t1 上获得相同的值，则它认为数据一致且有效，否则，它会重试。

此过程是否确保如果读者认为数据有效，那么它实际上就是有效的？

我需要担心乱序执行 (OOE) 吗？如果是这样，读者是否可以使用 memcpy 获取整个共享内存段来克服读者端的 OOE 问题？ (这假设 memcpy 执行线性复制并通过地址空间升序。该假设是否有效？)

最佳答案

现代硬件实际上不是顺序一致的。因此，如果您不在适当的位置执行内存屏障，则不能保证这样工作。需要障碍是因为该体系结构实现了比顺序一致性更弱的共享内存一致性模型。这本身与流水线或 OoO 无关，但与允许多个处理器有效地并行访问内存系统有关。参见例如Shared memory consistency models: A tutorial .在单处理器上，您不需要障碍，因为所有代码都在该处理器上按顺序执行。

此外，不需要有两个时间字段，序列计数可能是更好的选择，因为无需担心两次更新是否非常接近以至于它们获得相同的时间戳，并且更新计数器要快得多比获取当前时间。此外，时钟不可能及时倒退，这可能会发生，例如当 ntpd 调整时钟漂移时。虽然最后一个问题可以在 Linux 上通过使用 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, ...) 来解决。使用序列计数器而不是时间戳的另一个优点是您只需要一个序列计数器。写入器在写入数据之前和写入完成后都会递增计数器。然后读取器读取序列号，检查它是否是偶数，如果是，则读取数据，最后再次读取序列号并与第一个序列号进行比较。如果序号为奇数，表示正在进行写入，不需要读取数据。

Linux 内核使用一个名为 seqlocks 的锁定原语。做类似上面的事情。如果不怕“GPL污染”，可以google实现；因此这很微不足道，但诀窍在于正确设置障碍。

关于c++ - 可以在没有互斥锁的情况下读取和验证共享内存吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/2555022/

互斥ampsubsection读取器c++linuxconcurrencylockingshared-memory

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