スレッド？

質問

プロセス間で共有できるメモリの使い方を教えてください。
(システムコールshmget、shmat、shmdt以外で。)
使用例など有りましたら是非お願いします。

回答No.3

kaz-sugi · ベストアンサー

shmでメモリを共有した時に、プロセス数＊共有メモリサイズを
使用するということはありません。

LinuxのOSとしてのメモリ管理の内部実装はよくは知りませんが、
今時のまっとうなUNIXであれば、共有メモリの実装は、
１つのメモリオブジェクトを複数のプロセスからポイントする、
というように実装されているかと思います。

普通の状態では、仮想アドレス空間から物理アドレス空間への
変換テーブルをプロセスごとユニークなものを持ちます。

メモリオブジェクトとはその変換テーブルを管理するOS内の資源の単位で、
おおざっぱに言えば、プロセスが使用するメモリ空間の、
テキスト領域(プログラムのコードを格納する領域)、
データ領域(グローバル変数を格納する領域)、スタック領域(ローカル
変数を格納する領域)、という単位でオブジェクトが作られます。
つまり、１プロセスにつき、この３種類の領域に対応する
３つのメモリオブジェクトへのポインタを持っていて、
それぞれのオブジェクトは変換テーブルを持ちます。

別プロセス間でメモリを共有するという状態は、
共有している領域へのメモリオブジェクトへのポインタが
同じメモリオブジェクトを指している状態であります。

ですから、メモリオブジェクトはまさに「共有／共用」されており、
プロセス数分メモリを消費するということはありません。
但し、わずかですが管理領域分はプロセス数分使うでしょう。。

あと、cloneで作成した子プロセスが親プロセスより先に終了すると
ご指摘のとおりdefunct(ゾンビ)ができます。
こいつを消すには親がwaitしてあげるしかなさそうです。。。
signal(SIGCHLD, SIG_IGN)をしてみましたが、ダメでしたね。。。

pthread_createで作られたスレッド(cloneプロセス)では、
pthreadライブラリの中で上手に解決しているらしく、
defunctはできませんでしたので、こちらを使うほうがお手軽のようです。

もう、ここまできたらついでなので、サンプルを紹介します。

-- clone ---
#include <sched.h>
#include <signal.h>

char stk[4096];

main()
{
int xx();
int arg[1];

signal(SIGCHLD, SIG_IGN);

arg[0] = 555;
__clone(xx, stk+4096, CLONE_VM|CLONE_SIGHAND, (void *)arg);
while (1);
}

int
xx(void *arg)
{
int x;

x = (int)((int *)arg)[0];
printf("x=%d\n", x);
}
-- clone ---

単にccして、実行できます。
親側はwhileで止まっていますので、ps -ef で見ると
defunctが残っているのがわかります

-- pthread --
#include <pthread.h>

int
main()
{
void *xx();
pthread_t pth;
int arg[1];

arg[0]=555;
pthread_create(&pth, NULL, xx, (void*)arg);
while (1);
}

void*
xx(void *arg)
{
int x;

x = (int)((int *)arg)[0];
printf("x=%d\n", x);
}
-- pthread --

ccするときに、-lpthread を指定してください。
同じように親は止まっていますが、今度はゾンビが
ないのがわかると思います。

-- shmget/shmat メモリ提供側 --
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>

#define DSIZE 1000000

int
main(int argc, char **argv)
{
key_t key = 123;
int shmid;
int *p;
int i;

if (argc > 1)
key = atoi(argv[1]);

if ((shmid = shmget(key, sizeof(int)*DSIZE,
IPC_CREAT|SHM_R|SHM_W)) == -1) {
fprintf(stderr, "Can't get shmid\n");
exit(1);
}
printf("shmid=%d\n", shmid);

if ((p = (int*) shmat(shmid, 0, SHM_RND)) == (int*)-1) {
fprintf(stderr, "Can't attach shmid\n");
exit(1);
}
printf("p=%08x\n", p);

for (i = 0; i < 100; i++) {
*p = i;
p++;
}

while (1);

return 0;
}
-- shmget/shmat メモリ提供側 --

-- shmget/shmat メモリ共有側 --
#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>

#define DSIZE 1000000

int
main(int argc, char **argv)
{
key_t key = 123;
int shmid;
int *p;
int i;

if (argc > 1)
key = atoi(argv[1]);

if ((shmid = shmget(key, sizeof(int)*DSIZE,
SHM_R)) == -1) {
fprintf(stderr, "Can't get shmid\n");
exit(1);
}
printf("shmid=%d\n", shmid);

if ((p = (int*) shmat(shmid, 0, SHM_RND)) == (int*)-1) {
fprintf(stderr, "Can't attach shmid\n");
exit(1);
}
printf("p=%08x\n", p);

for (i = 0; i < 100; i++) {
printf("%d\n", *p);
p++;
}
shmdt(p);

return 0;
}
-- shmget/shmat メモリ共有側 --

単にccで実行できます。
端末を２つ開いて、提供側を実行しておいてから、
共有側を実行すると、値が共有されているのが
わかると思います。

数千のプロセスですか、ネットワーク対戦ゲームでも
作成されるのでしょうか？ 楽しみですね。

ところで、数千のプロセスはたぶんシステムのプロセス数上限に
あたり実行できないと思います。
上限設定を変えて実行できたとしても、Linuxはプロセススケジューラが
ガタガタなので、まともに動作しないでしょう。

工夫が必要です。

お礼

これまでの質問に対する回答大変ありがとうございました。
とても的確で分かりやすい回答でした。
また、何か分からないことがあったら、質問に答えてください。

cloneでゾンビプロセスを回避する方法が分かりました。

__clone(xx, stk+4096, CLONE_VM|CLONE_SIGHAND, (void *)arg);
を

__clone(xx, stk+4096, CLONE_VM|CLONE_SIGHAND|SIGCHLD, (void *)arg);

にすると、クローンのプロセスが終了した時にSIGCHLDシグナルが親プロセスに送信されゾンビプロセスが出来ませんでした。