АКОС 18. Разделяемая память. Синхронизация

• В лекции обсуждаются различные механизмы межпроцессного взаимодействия, включая каналы, сокеты и разделяемую память.  

• Недостатки использования этих механизмов: высокая стоимость и сложность реализации, а также необходимость использования системных вызовов.  

• Разделяемая память позволяет процессам обмениваться данными, используя аппаратные возможности процессора.  

• В разных операционных системах механизмы разделяемой памяти реализованы по-разному.  

• В Linux используется системный вызов mmap для выделения памяти в виртуальном адресном пространстве процесса.  

• В Linux также используется механизм POSIX Shared Memory, который позволяет процессам обмениваться данными через файл.  

• Для этого создается файл с атрибутами разделяемой памяти и передается в системный вызов mmap.  

• Этот механизм позволяет процессам взаимодействовать, даже если они не являются родственными.  

• Разделенная память - самый быстрый способ межпроцессного взаимодействия, но требует периодической перезагрузки компьютера или использования контейнеров.  

• Файловая система tmpfs (tmpfs) - временная файловая система, которая не связана с дисковыми устройствами и занимает место в памяти.  

• Разделенные сегменты памяти могут быть созданы с помощью системного вызова или библиотечной функции.  

• Ограничения на имена файлов и использование подкаталогов.  

• Разделенные сегменты могут быть созданы с произвольными именами, но могут быть ограничены в системах, отличных от Linux.  

• Проблема возникает при многозадачности, когда процессы конкурируют за одни и те же ресурсы.  

• Решение проблемы - использование синхронизации для предотвращения одновременного доступа к общим данным.  

• Обсуждение использования сигналов и сокетов для межпроцессного взаимодействия, но они считаются ненадежными и сложными.  

• Универсальное решение - семафоры, которые являются атомарными счетчиками и могут использоваться для синхронизации между процессами и потоками.  

• Неименованные семафоры используются только в пределах одного процесса или между родственными процессами.  

• Именованные семафоры - это сегменты разделяемой памяти, которые могут быть использованы в разных процессах.  

• Мьютексы имеют только два состояния (заблокировано/разблокировано) и могут быть рекурсивными, но имеют ограничения на использование.  

• Семафоры могут использоваться для организации взаимодействия барьеров между разными потоками или процессами.  

• Мьютексы - это бинарные семафоры, которые используются для защиты критических секций от одновременного доступа.  

• Условные переменные - это флаги, которые могут быть установлены или сняты, и используются для уведомления о событиях.  

• Современные процессоры имеют много ядер, что приводит к увеличению количества потоков и конкуренции за ресурсы.  

• Не блокирующие структуры данных, такие как лок-фри, используются для повышения производительности в многопоточных приложениях.  

• Атомарные операции над целочисленными значениями могут быть использованы для реализации не блокирующих структур данных.