Question

我有以下代码通过共享内存进行进程间通信。一个进程写入日志，另一个进程从中读取。一种方法是使用信号量，但在这里我使用的是 atomic_t 类型的原子标志（ log_flag ），它位于共享内存中。日志（ log_data ）也是共享的。

现在的问题是，这适用于x86架构还是需要信号量或互斥量？如果我使 log_flag 非原子怎么办？鉴于x86具有严格的内存模型和主动缓存一致性，并且优化不适用于指针，我认为它仍然有用吗？

编辑：请注意，我有一个8核的多核处理器，所以我在忙等待时没有任何问题！

// Process 1 calls this function
void write_log( void * data, size_t size )
{
    while( *log_flag )
           ;
    memcpy( log_data, data, size );
    *log_flag = 1;
}

// Process 2 calls this function
void read_log( void * data, size_t size )
{
    while( !( *log_flag ) )
       ;
    memcpy( data, log_data, size );
    *log_flag = 0;
}

Answer 1

您可能希望在循环中使用以下宏，以避免给内存总线带来压力：

#if defined(__x86_64) || defined(__i386)
#define cpu_relax() __asm__("pause":::"memory")
#else
#define cpu_relax() __asm__("":::"memory")
#endif

此外，它充当内存屏障（"memory" param。），因此无需将log_flag声明为volatile。

但我觉得这样做太过分了，应该只针对硬实时的东西。你可以使用futex。也许您可以简单地使用管道，它几乎可以用于所有目的。

Answer 2

我不建议这样做有两个原因：首先，尽管编译器可能无法优化指针访问，但这并不意味着处理器不会缓存指向的值。其次，它是原子的这一事实不会阻止while循环结束与执行* log_flag = 0的行之间的读访问。互斥体更安全，但速度要慢得多。

如果您正在使用pthread，请考虑使用RW互斥锁来保护整个缓冲区，这样您就不需要一个标志来控制它，互斥锁本身就是标志，并且在频繁执行时你会有更好的性能读取。

我也不建议做空的while（）循环，你会以这种方式占用所有处理器。在循环中放置一个usleep（1000），让处理器有机会呼吸。

Answer 3

为什么你应该使用信号量而不是依赖旗帜，有很多原因。

你的阅读日志while while循环不必要地旋转。这不必要地消耗电力等系统资源。这也意味着CPU不能用于其他任务。
如果x86完全保证读写顺序，我会感到惊讶。传入数据可能会将日志标志设置为1，仅将传出数据设置为0.这可能意味着您最终会丢失数据。
我不知道你从哪里获得它的优化不会作为一般用途应用于指针。优化可应用于与外部变化无差异的任何地方。编译器可能不知道并发进程可以更改log_flag。

问题2可能看起来很可能很少出现并且追踪问题会很困难。所以请帮自己一个忙，并使用正确的操作系统原语。他们将保证事情按预期工作。

Answer 4

只要log_flag是原子的，你就可以了。

如果log_flag只是一个普通的布尔，你不能保证它会起作用。

编译器可以重新排序指令

*log_flag = 1;
memcpy( log_data, data, size );

只要在log_flag内没有访问memcpy，这在单处理器系统上在语义上是相同的。您唯一的优势可能是劣等优化器，无法推断memcpy中访问的变量。

cpu 可以重新排列说明书它可以选择在循环之前加载log_flag以优化管道。

缓存可能会重新排序内存写入包含log_flag的缓存行可能会在包含data的缓存行之前同步到另一个处理器。

你需要的是一种告诉编译器，cpu和缓存“脱手”的方法，这样他们就不会对订单做出假设。这只能用内存栅栏来完成。 std::atomic，std::mutex和信号量都在其代码中嵌入了正确的内存栅栏指令。

IPC通过共享内存与atomic_t;它对x86有用吗？

4 个答案: