15-16 Вызов mmap позволяет отобразить открытый файл в адресное пространство процесса. Первый аргумент является нулевым указателем, при этом система сама выбирает адрес начала отображаемого сегмента. Длина файла совпадает с размером целого числа. Устанавливается доступ на чтение и запись. Четвертый аргумент имеет значение MAP_SHARED, что позволяет процессам «видеть» изменения, вносимые друг другом. Функция возвращает адрес начала участка разделяемой памяти, мы сохраняем его в переменной ptr.
20-34 Мы отключаем буферизацию стандартного потока вывода и вызываем fork. И родительский, и дочерний процессы по очереди увеличивают значение целого, на которое указывает ptr.
Отображенные в память файлы обрабатываются при вызове fork специфическим образом в том смысле, что созданные родительским процессом отображения наследуются дочерним процессом. Следовательно, открыв файл и вызвав mmap с флагом MAP_SHARED, мы получили область памяти, совместно используемую родительским и дочерним процессами. Более того, поскольку эта общая область на самом деле представляет собой отображенный файл, все изменения, вносимые в нее (область памяти, на которую указывает ptr, — размером sizeof (int)), также действуют и на содержимое реального файла (имя которого было указано в командной строке).
Запустив эту программу на выполнение, мы увидим, что память, на которую указывает ptr, действительно используется совместно родительским и дочерним процессами. Приведем значения счетчика перед переключением процессов:
solaris % incr2 /tmp/temp.110000
child: 0
child: 1
…
child: 128
child: 129
parent: 130
parent: 131
…
parent: 636
parent: 637
child: 638
child: 639
…
child: 1517
child: 1518
parent: 1519
parent: 1520
…
parent: 19999
solaris % od –D /tmp/temp.1
0000000 0000020000
0000004
Поскольку использовалось отображение файла в память, мы можем взглянуть на его содержимое с помощью программы od и увидеть, что окончательное значение счетчика (20000) действительно было сохранено в файле.
На рис. 12.6 изображена схема, отличающаяся от рис. 12.4. Здесь используется разделяемая память и показано, что семафор также используется совместно. Семафор мы изобразили размещенным в ядре, но для семафоров Posix это не обязательно. В зависимости от реализации семафор может обладать различной живучестью, но она должна быть по крайней мере не меньше живучести ядра. Семафор может быть реализован также через отображение файла в память, что мы продемонстрировали в разделе 10.15.
Рис. 12.6. Родительский и дочерний процессы используют разделяемую память и общий семафор
Мы показали, что у родительского и дочернего процессов имеются собственные копии указателя ptr, но обе копии указывают на одну и ту же область памяти — счетчик, увеличиваемый обоими процессами.
Изменим программу в листинге 12.2 так, чтобы использовались семафоры Posix, размещаемые в памяти (вместо именованных). Разместим такой семафор в разделяемой области памяти. Новая программа приведена в листинге 12.3.
//shm/incr3.c
1 #include "unpipc.h"
2 struct shared {
3 sem_t mutex; /* взаимное исключение: семафор, размещаемый в памяти */
4 int count; /* и счетчик */
5 } shared;
6 int
7 main(int argc, char **argv)
8 {
9 int fd, i, nloop;
10 struct shared *ptr;
11 if (argc != 3)
12 err_quit("usage: incr3 pathname #loops");
13 nloop = atoi(argv[2]);
14 /* открываем файл, инициализируем нулем, отображаем в память */
15 fd = Open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, FILE_MODE);
16 Write(fd, shared, sizeof(struct shared));
17 ptr = Mmap(NULL, sizeof(struct shared), PROT_READ | PROT_WRITE,
18 MAP_SHARED, fd, 0);
19 Close(fd);