使用 POSIX 共享内存和信号量以块的形式传输文件

Question

完全披露：虽然这不是针对课程的，但它是一个简化示例，与我在之前的作业中遇到的问题（现已通过）有关。

考虑使用 POSIX 共享内存在两个进程之间传输文件。生产者进程共享从文件中读取的内容，并将其按块写入共享内存区域；消费者进程从该区域读取一大块字节并将其写出（例如，写入文件）。起初我尝试了一种简单的同步方法——只是在信号量中锁定对共享内存的访问——但当然，这允许一次写入/读取进行多次读取/写入。

我想我已经找到了一种方法来做到这一点，即使用第二个共享内存区域来阻止对读取器或写入器的访问，具体取决于其当前值。然后，在伪代码中：

before request begins:
    initialize shared memory region SHM
    initialize synchronization region SHM2 = "0"
    initialize sem

consumer:
    loop until total bytes read = file length:
        while (SHM2 == "0" [lock access to SHM2 while checking]):
            wait

        read N bytes from SHM
        write N bytes to file

        sem_wait(sem)
        set SHM2 = "0"
        sem_post(sem)

producer:
    loop until total bytes written = file length:
        while (SHM2 == "1" [lock access to SHM2 while checking]):
            wait

        read N bytes from file         
        send N bytes to shared memory

        sem_wait(sem)
        set SHM2 = "1"
        sem_post(sem)

但这似乎很笨拙。我正在尝试以某种方式避免在等待其他进程时旋转，也许有一些方法可以以我没有想到的方式使用 POSIX 同步工具。对于单独的进程，是否有类似条件变量的东西？还是另一种直接的方法？

Answer 1

您需要两个信号量。每个进程获取 其 信号量，并向合作伙伴的信号量发出信号：

initialize sem EMPTY to 1
initialize sem FULL to 0

consumer:
    loop:
        sem_wait(FULL)
        consume data
        sem_post(EMPTY)

producer:
    loop:
        sem_wait(EMPTY)
        produce data
        sem_post(FULL)