## Warum können GCC-Speicherbarrieren die Datensichtbarkeit in Shared-Memory-IPC auf x64 nicht gewährleisten?

Shared-Memory IPC-Synchronisation (sperrenfrei)

Frage:

Entwickler suchen Ein effektiver Synchronisierungsmechanismus für IPCs mit gemeinsam genutztem Speicher in einem Szenario mit mehreren Prozessen auf einem Intel x64-Server mit gemeinsam genutzten Daten in einem Ringpuffer. Sie schlagen vor, Speicherbarrieren zu nutzen, um die Datentransparenz über CPUs hinweg für einen nahtlosen Lese-/Schreibzugriff zu gewährleisten. Die GCC-Speicherbarrieren erfüllen jedoch nicht die Erwartungen.

Antwort:

Die Single-Producer Single-Consumer (SPSC)-Warteschlange von Boost Interprocess, spsc_queue, bietet eine Sperre ohne Sperre Lösung für IPC-Warteschlangen mit gemeinsam genutztem Speicher.

Implementierung:

1. Typen definieren:
   Benutzerdefinierte Typen definieren für Verwalten des gemeinsam genutzten Speichers und der String-Zuweisung:

   • char_alloc: Allocator für Shared Memory
   • shared_string: String mit transparenter Speicherzuordnung
   • string_alloc: Allocator für shared_string
   • ring_buffer: Erhöhen Sie die SPSC-Warteschlange für den gemeinsamen Speicher

2. Verbraucher:

   • Öffnen oder erstellen Sie ein gemeinsames Speichersegment und Suchen Sie die gemeinsame Warteschlange, falls vorhanden.
   • Überwachen Sie die Warteschlange kontinuierlich auf ausstehende Aufträge und verarbeiten Sie diese.

3. Produzent:

   • Öffnen oder erstellen Sie ein gemeinsames Speichersegment und suchen Sie die gemeinsame Warteschlange.
   • Schieben Sie Nachrichten in regelmäßigen Abständen in die Warteschlange.

Beispielverwendung:

Erstellen Sie zwei Prozesse, einen Verbraucher und einen Produzenten, mithilfe der obigen Implementierung. Der Konsument überwacht die Warteschlange, während der Produzent Nachrichten verschickt. Beobachten Sie die nahtlose prozessübergreifende Nachrichtenübermittlung im Echtzeit- oder Burst-Modus.

Vorteile:

• Sperrungsfreier Synchronisationsmechanismus
• Speichersichtbarkeit garantiert durch SPSC Semantik
• Geeignet für Multiprozess-IPC-Szenarien

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