我有一个应用程序需要将数据流从一个进程发送到多个读取器，每个读取器都需要查看自己的流副本。这是相当高的速率（100MB/s 并不少见），所以我想尽可能避免重复。在我的理想世界中，linux 会命名管道支持多个读取器，并为常见的单读取器情况提供快速路径。
我想要一些能够提供某种命名空间隔离措施的东西（例如：127.0.0.1 上的广播对我认为的任何进程都是开放的......）。 Unix域套接字不支持广播，无论如何UDP都是“不可靠的”（在我的情况下，服务器将丢弃数据包而不是阻塞）。我想我可以创建一个共享内存段并将公共缓冲区存储在那里，但这感觉就像重新发明轮子一样。在 linux 中有没有规范的方法可以做到这一点？
【问题讨论】：
我想我可以创建一个共享内存段并将公共缓冲区存储在那里，但这感觉就像重新发明轮子一样。在 linux 中有没有规范的方法可以做到这一点？
简短的回答：否
长答案：是的 [而且你在正确的轨道上]
我以前 [为了更高的速度] 必须这样做，所以我不得不对此进行研究。以下是我想出的。
在主进程中，创建一个共享缓冲区池[使用您选择的 SysV shm 或私有 mmap]。为他们分配 ID 号（例如 1、2、3、...）。现在有一个从bufid 到缓冲内存地址的映射。要使子进程可以访问它，请在分叉它们之前执行此操作。孩子也继承了共享内存映射，所以工作不多
现在 fork 孩子们。给他们每个人一个唯一的进程ID。您可以从一个数字开始逐步增加：2,3,4,... [main is 1] 或只使用常规 pid。
打开一个 SysV 消息通道 (msgget et. al.)。同样，如果您在分叉之前的主进程中执行此操作，则它们可供子 [IIRC] 使用。
下面是它的工作原理：
main 找到一个未使用的缓冲区并填充它。对于每个孩子，main 通过msgsnd（在单个公共 IPC 通道上）发送 IPC 消息，其中消息有效负载 [mtext] 是 bufid 号。每条消息都将标准标头的 mtype 字段设置为目标子进程的 pid。
完成此操作后，main 将缓冲区记住为“正在运行”且尚未可重用。
每个孩子都会执行一个msgrcv，并将mtype 设置为其pid。然后它从mtext 中提取bufid 并处理缓冲区。完成后，它会发送一条 IPC 消息 [再次在同一频道上]，并将 mtype 设置为 main 的 pid，并带有刚刚处理的 bufid 的 mtext。
main 的循环执行非阻塞msgrcv，记录给定 bufid 的所有“释放”消息。当所有孩子都释放了缓冲区时，它被放回缓冲区“空闲队列”中。在 main 的服务循环中，它可能会填充新的缓冲区并酌情发送更多消息[穿插在等待中]。
然后孩子执行 msgrcv 并重复循环。
因此，我们正在使用 [大] 共享内存缓冲区和短 [几个字节] bufid 描述符 IPC 消息。
好的，那么您可能会问的问题是：“为什么 SysV IPC 用于通信频道？” [vs.多个管道或套接字]。
您已经知道共享缓冲区可以避免发送数据的多个副本。
所以，这就是要走的路。但是，为什么不通过套接字或管道 [或共享队列、条件变量、互斥锁等] 发送上述 bufid 消息？
答案是速度和目标进程的唤醒特性。
对于高度实时的响应，当 main 发出 bufid 消息时，您希望目标进程 [如果它一直在休眠]立即唤醒并开始处理缓冲区。
我检查了 linux 内核源代码，唯一 具有该特性的机制是 SysV IPC。所有其他人都有[调度]滞后。
当进程 A 在进程 B 已执行 msgrcv 的通道上执行 msgsnd 时，将发生三件事：
B 将立即启动 [与下一个定时器中断或其他进程恰好休眠相反]。在单核机器上，A 将进入睡眠状态，B 将代替它运行。
警告：我所有的研究都是在 CFS 调度程序之前几年完成的，但是，我相信上述内容应该仍然成立。另外，我使用的是 RT 调度程序，如果 CFS 无法按预期工作，这可能是一个可能的选择。
更新：
查看 POSIX 消息队列源，我认为您在 System V 队列中讨论的相同立即唤醒行为正在发生，这带来了 POSIX 兼容性的额外好处。
时间语义是可能的[并且是可取的]，所以我不会感到惊讶。但是，SysV 实际上比 POSIX mqueues 更标准、更普遍。而且，存在一些语义差异[见下文]。
对于计时，您可以构建一个带有 nsec 时间戳的单元测试程序 [仅使用 msgs]。我使用了 TSC 邮票，但clock_gettime(CLOCK_REALTIME,...) 也可能有用。戳出发时间和到达/起床时间查看。比较 SysV 和 mq
使用 SysV 或 mq，您可能需要通过 /proc/* 提高最大消息数量、最大消息大小、最大队列数量。默认值相对较小。如果你不这样做，你可能会发现任务被阻塞等待一个 msg，但由于超出了 msg 队列最大参数，master 无法发送一个 [被阻塞]。我实际上有这样一个错误，所以我更改了我的代码以在启动期间提高这些值 [它以 root 身份运行]。因此，您可能需要将其作为 RC 启动脚本（或任何 [atrocious ;-)] systemd 等效项）
我查看了在我自己的代码中使用 mq 替换 SysV。对于多对一返回免费池消息，它没有相同的语义。在我最初的回答中，我忘了提到需要 两个 msg 队列：master-to-children（例如工作待办事项）和 children-to-master（例如返回一个现在可用的缓冲区)。
我有几种不同类型的缓冲区（例如压缩视频、压缩音频、未压缩视频、未压缩音频），它们具有不同的类型和结构描述符。
此外，多个不同的缓冲区队列，因为这些缓冲区从线程传递到线程[不同的处理阶段]。
使用 SysV，您可以将单个 msg 队列用于多个缓冲区列表/队列，缓冲区列表 ID 是 msg mtype。一个子 msgrcv 等待将 mtype 设置为 ID 值。 master 等待返回到空闲的 msg 队列，mtype 为 0。
mq* 要求每个 ID 有一个单独的 mqd_t，因为它不允许等待 msg 子类型。
msgrcv 允许 IPC_NOWAIT 在每个呼叫中使用，但要获得与 mq_receive 相同的效果，您必须使用 O_NONBLOCK 打开队列或使用定时版本。这在“关闭”或“重新启动”阶段使用（例如，向孩子发送一条消息，表示不会有更多数据到达，他们应该终止[或重新配置等]）。 IPC_NOWAIT 可方便地在程序启动期间“排出”队列[以消除先前调用中的陈旧消息]或在操作期间从先前配置中排出陈旧消息。
因此，您需要为每个缓冲区列表/类型设置一个单独的mqd_t，而不是只使用两个 SysV 消息队列来处理任意数量的缓冲区列表。
【讨论】：