嵌入式 Linux 系统工程 052：共享内存与消息队列

第 52 / 120 课 · 并发、IPC 与异步 I/O。返回课程合集。

机制与资源关系

共享内存共享的是数据存储，不自动提供互斥和完成通知。协议需要版本、长度、序号及所有权；跨进程不能保存只对本进程有效的普通指针。POSIX 与 System V IPC 的命名和生命周期不同。

共享内存与消息队列的观察路径

实际用法与观察入口

以下是操作说明；先确认执行环境、工具帮助和目标对象。设备名、PID、地址及项目名示例需要按实际替换，不能将整段命令当通用板端脚本执行。

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cat /proc/sysvipc/shm
cat /proc/sysvipc/msg
ls /dev/shm

输出解读与排查顺序

这些入口只覆盖相应实现，不代表所有共享对象。进程崩溃可能留下命名资源或不完整状态；恢复必须考虑代际与锁所有者，而不是只重新连接地址。

情境推演

共享结构里保存 char*，另一个进程按这个数值解引用可能崩溃。改为区域内偏移并检查边界；同时约定结构版本、发布顺序和进程重启后的代际识别。

练习与参考分析

本课用 MAP_SHARED 和 fork 共享整数，以 wait 确认子进程完成。参考结论：这是简单阶段同步；并发读写仍需进程共享同步原语或明确的原子协议。

独立实验包

主机 Linux 的有界 C 实验；不访问真实外设，不代表板端时序或性能。默认入口、源文件和实际运行记录都在下载包中。

实验：共享内存与消息队列

查看完整代码：main.c

#define _GNU_SOURCE
#include <assert.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

#define CHECK(x) do { if (!(x)) { fprintf(stderr, "check failed: %s at line %d (errno=%d)\n", #x, __LINE__, errno); exit(EXIT_FAILURE); } } while (0)

int main(void) {
    int *value = mmap(NULL, sizeof(*value), PROT_READ | PROT_WRITE,
                      MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
    CHECK(value != MAP_FAILED); *value=0;
    pid_t child=fork(); CHECK(child >= 0);
    if (child == 0) { *value=42; _exit(0); }
    int status=0; CHECK(waitpid(child,&status,0) == child);
    CHECK(WIFEXITED(status) && WEXITSTATUS(status) == 0 && *value == 42);
    CHECK(munmap(value,sizeof(*value)) == 0);
    puts("parent sees shared value=42 after child exit; no concurrent access");
    return 0;
}

下载代码

在项目根目录执行；下载包解压后，在解压目录执行 sh run.sh。

cd 'content/posts/驱动、bootloader、文件系统/嵌入式Linux系统工程/052-共享内存与消息队列/code' && sh run.sh

官方资料与版本边界

本课参考资料

内核、工具和厂商 BSP 的支持范围需分别核对。参考资料可能对应较新版本；不要据此推定旧 BSP 支持所有接口。

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