Linux環境でのセマフォ処理

Question

#質問

Linux環境において2つのプログラム（プロセス）を用いてデータを送り，それを受信するというプログラムを書きました．
ですが「送信者が立て続けにメッセージを送信すると，受信者が受信に失敗する場合」や「送信者がしばらくメッセージを送信しない場合，受信者が同じメッセージを何度も受信してしまう場合」などがあります．
セマフォを使えばよいとのアドバイスを受けたのですがどうすればよいか分かりません．
どなたかコーディングを教えていただけないでしょうか．

#試したこと

以下は実際に作成したプログラム(セマフォによる排他制御は行っていないもの)です．

##send_by_shm.c

#include <stdio.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/ipc.h> 
#include <sys/shm.h> 
#include <stdlib.h>
#include <string.h> 

int main (int argc, char *argv[]) 
{
	int id;
	char *adr;
	
	if (argc !=2)
	{
		fprintf(stderr, "Usage: send-by-shm <Shared memory ID>");
		exit (EXIT_FAILURE);
	}
	
	id=atoi(argv[1]);
	if((int) (adr = (char *)shmat (id, (void *) 0, 0)) == -1)
	{
		perror("shmat");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	else
	{
		while(1)
		{
			printf("Input any string>");
			fgets(adr, 512, stdin);
			adr[strlen(adr)-1] = '\0';
			if(strcmp (adr, "quit") == 0)
				break;
		}
		if (shmdt (adr) == -1)
		{
			perror("shmdt");
			exit (EXIT_FAILURE); 
		}
	} 
}

##receive_by_shm.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define BUFSIZE 512

int main()
{
	int id;
	char *adr;
	
	if ((id = shmget (IPC_PRIVATE, BUFSIZE, IPC_CREAT|0666)) == -1)
	{
		perror ("shmget");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	printf("Shared memory ID =%d\n", id);
	
	if ((int)(adr=(char *) shmat (id, (void *) 0, 0)) == -1)
	{
		perror ("shmat");
		shmctl(id, IPC_RMID, NULL);
		exit (EXIT_FAILURE);
	}
	else
	{
		strcpy (adr, "Initial");
		while(1)
		{
			printf("%s\n", adr);
			if (strcmp (adr, "quit") == 0) {
				break;
			}
			sleep(3);
		}
		
		if (shmdt (adr) == -1)
		{
			perror("shmdt");
			shmctl(id, IPC_RMID, NULL);
			exit (EXIT_FAILURE);
		}
	}
	
	if(shmctl(id, IPC_RMID, NULL) == -1)
	{
		perror("chmctl");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
}

#実行結果

一度でいいメッセージを何度も受信してしまっている状況です．

Shared memory ID = 753669
Initial
Initial
Initial
Initial
Initial
Initial
Initial
Initial
Initial
...

Comments

[dodox86]

先の質問が解決していないとセマフォを正しく扱えないと思うのですがいかがでしょうか。
[Linux環境下のでセマフォ]　https://teratail.com/questions/315825

それができた前提で、本質問では共有メモリを使っているので、「メモリに空きがあれば（読み出し済みであれば）書く。これが言うなればsend」、「メモリが埋まっていれば（書き込み済みであれば）読む。これが言うなればreceive」で、その排他制御にセマフォを使うようなかたちになるかと思います。

Answer 1

「送信者が立て続けにメッセージを送信すると，受信者が受信に失敗する場合」や「送信者がしばらくメッセージを送信しない場合，受信者が同じメッセージを何度も受信してしまう場合」など

排他は読んで字の通り、他を排して、一つのリソースを扱うのが常にひとつのタスクであるようにすることです。
しかし、いずれの現象も、排他処理の話でもないし解決手段はセマフォではないでしょう。

現象に対する解決は「ハンドシェイク」でいいのかな、

• データを用意する側はデータを設定したら「データあり」フラグを立てる
• 受け取る側は「データあり」フラグを見ていて、フラグが立ったらデータを取得して、「データあり」フラグをクリアする
• データを用意する側は、「データあり」フラグが立っていないことを確認して、次のデータを設定し、「データあり」フラグを立てる

とでもするのでしょう(フラグの領域には共有メモリの先頭1バイトを割り当てるとか)。この場合であれば、フラグに対してもデータに対しても競合は発生しませんから、排他は(セマフォも)必要ありません。

Comments

[dodox86]

質問者さんの先の質問の流れで、排他制御の勉強も含め、あくまでセマフォなど使って解決したいのかな、と思いました。ですが、問題の解決を優先するとするとロジックで解決できますね。
※ちなみにこちらの質問と同等のようです。
[共有メモリを使ったメッセージの送信]https://teratail.com/questions/316279

[thkana]

過去質問、見た記憶はあるけど十分な回答が付いてるからいいや、と流したんだっけ。

排他制御が不要なお題で排他制御の勉強をしようとしても、ねぇ。
> セマフォを使えばよいとのアドバイス
をした人を問い詰めてみたい気分です。