{"id":7550,"date":"2022-02-25T10:12:16","date_gmt":"2022-02-25T10:12:16","guid":{"rendered":"https:\/\/digitalgateamg.com\/?p=7550"},"modified":"2022-12-08T13:48:45","modified_gmt":"2022-12-08T13:48:45","slug":"linux-system-programming","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2022\/02\/25\/linux-system-programming\/","title":{"rendered":"Linux-Systemprogrammierung"},"content":{"rendered":"
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Dieser Artikel konzentriert sich auf Linux<\/a>-Systemaufrufe und andere Low-Level-Operationen, wie zum Beispiel die Funktionen der C-Bibliothek. Systemprogrammierung ist der Prozess der Erstellung von Systemsoftware, d. h. Low-Level-Code, der direkt mit dem Kernel und den Kernsystembibliotheken interagiert.<\/p>

W\u00e4hrend Dateien die grundlegendste Abstraktion in einem Unix-System sind, sind Prozesse die n\u00e4chst grundlegendere.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Prozesse sind aktive, lebendige und laufende Anwendungen, die Objektcode ausf\u00fchren. Prozesse bestehen jedoch aus mehr als nur Objektcode. Sie beinhalten auch Daten, Ressourcen, Status und einen virtualisierten Computer.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Interprozesskommunikation<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Eine grundlegende Funktion eines Betriebssystems besteht darin, dass Prozesse Informationen austauschen und sich gegenseitig \u00fcber Ereignisse informieren k\u00f6nnen. Um ihre Aktionen zu koordinieren, interagieren Prozesse untereinander und mit dem Kernel.<\/p>\n

Ein Prozess kann einen oder mehrere Ausf\u00fchrungsthreads haben, d. h. Sequenzen von ausf\u00fchrbaren Anweisungen: ein Single-Thread-Prozess hat nur einen Thread, w\u00e4hrend ein Multi-Thread-Prozess mehrere Threads hat. Obwohl einige aktuelle Sprachen einen disziplinierteren Ansatz bef\u00fcrworten, wie z. B. die Verwendung von threadsicheren Kan\u00e4len, k\u00f6nnen Threads innerhalb eines Prozesses direkt \u00fcber den gemeinsamen Speicher kommunizieren.<\/p>\n

Es gibt zahlreiche M\u00f6glichkeiten, Prozesse zu starten, die dann miteinander kommunizieren und verschiedene Arten von Daten austauschen. Der zugrundeliegende Mechanismus ist jedoch die sogenannte Systemfunktion, die als Fork bezeichnet wird. Es wird ein weiterer untergeordneter Prozess erzeugt, der ein identischer Klon des aufrufenden Prozesses bis zu dem Punkt ist, an dem der Fork aufgerufen wurde. Danach k\u00f6nnen die verzweigten Prozesse Daten, Ereignisse, Zust\u00e4nde usw. \u00fcber verschiedene Kommunikationsmechanismen zwischen den Prozessen austauschen, die im Folgenden n\u00e4her erl\u00e4utert werden.<\/p>\n

Zu den von Linux unterst\u00fctzten IPC-Mechanismen geh\u00f6ren:<\/p>\n

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  • Pipes (benannte und unbenannte)<\/li>\n
  • Nachrichten-Warteschlangen<\/li>\n
  •  Gemeinsam genutzte Dateien<\/li>\n
  • Semaphore f\u00fcr den gemeinsamen Speicher<\/li>\n<\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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    cPipes<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Alle g\u00e4ngigen Linux-Shells unterst\u00fctzen die Umleitung. Beispiel:
    $ ls | pr | lpr<\/h6>

    Leitet die Ausgabe des Befehls Is, der die Dateien des Verzeichnisses auflistet, an die Standardeingabe des Befehls pr weiter, der sie paginiert. Schlie\u00dflich wird die Standardausgabe des Befehls pr \u00fcber eine Pipe in die Standardeingabe des Befehls lpr geleitet, der die Ergebnisse auf dem Standarddrucker ausgibt.<\/p>

    Eine Pipe in Linux besteht aus zwei Dateidatenstrukturen, die auf denselben tempor\u00e4ren VFS-Inode zeigen, der auf eine physische Seite im Speicher verweist. Jede Dateidatenstruktur enth\u00e4lt Zeiger auf verschiedene Vektoren f\u00fcr Datei-Operationsroutinen; einer f\u00fcr das Schreiben in die Pipe, der andere f\u00fcr das Lesen aus der Pipe.<\/p>

    Die allgemeinen Systemaufrufe lesen und schreiben in regul\u00e4re Dateien. Bytes werden in die gemeinsame Datenseite kopiert, wenn der schreibende Prozess in die Pipe schreibt, und Bytes werden aus der gemeinsamen Datenseite kopiert, wenn der lesende Prozess aus der Pipe liest. Linux muss den Pipe-Zugriff synchronisieren. Es verwendet Sperren, Warteschlangen und Signale, um sicherzustellen, dass der Leser und der Schreiber der Pipe auf derselben Seite stehen.<\/p>

    Die Standardfunktionen der Schreibbibliothek werden vom Writer verwendet, um in die Pipe zu schreiben.<\/h6>

    Alle diese Funktionen \u00fcbergeben Dateideskriptoren, die Indizes in den Dateidatenstrukturen des Prozesses sind, von denen jede eine offene Datei oder, in diesem Beispiel, eine offene Pipe darstellt. Die Schreibroutine, auf die die Dateidatenstruktur, die diese Pipe repr\u00e4sentiert, verweist, wird von dem Linux-Systemaufruf verwendet. Das Lesen von Daten aus der Pipe ist ein sehr \u00e4hnlicher Vorgang wie das Schreiben von Daten.<\/p>

    Nicht-blockierende Lesevorg\u00e4nge sind zul\u00e4ssig (je nach dem Modus, in dem die Datei oder die Pipe ge\u00f6ffnet wurde). Ein Fehler wird zur\u00fcckgegeben, wenn keine Daten zu lesen sind oder die Pipe gesperrt ist. Dies zeigt an, dass der Prozess fortgesetzt werden kann.<\/p>

    Named Pipes (oft FIFOs genannt, kurz f\u00fcr \u201efirst in, first out\") sind ein Mechanismus f\u00fcr die Interprozesskommunikation (IPC), der einen Kommunikationskanal \u00fcber einen Dateideskriptor bereitstellt, auf den \u00fcber eine spezielle Datei zugegriffen wird. Regul\u00e4re Pipes werden verwendet, um die Ausgabe eines Programms in die Eingabe eines anderen zu \u201eleiten\". Sie werden durch einen Systemaufruf im Speicher erzeugt und nicht in einem Dateisystem gespeichert. Benannte Pipes funktionieren \u00e4hnlich wie regul\u00e4re Pipes, nur dass der Zugriff auf sie \u00fcber eine Datei erfolgt, die als FIFO-Spezialdatei bekannt ist. Auf diese Datei kann von anderen Prozessen zugegriffen und mit ihr kommuniziert werden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Nachrichten-Warteschlangen<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Nachrichtenwarteschlangen erm\u00f6glichen es einem oder mehreren Prozessen, Nachrichten zu senden, die von einem oder mehreren anderen Prozessen gelesen werden k\u00f6nnen. Der msgque-Vektor in Linux enth\u00e4lt eine Liste von Nachrichten-Warteschlangen, von denen jede einer msqid-ds-Datenstruktur entspricht, die die Nachrichten-Warteschlange vollst\u00e4ndig spezifiziert. Eine neue Datenstruktur msqid ds wird aus dem Systemspeicher zugewiesen und dem Vektor hinzugef\u00fcgt, wenn Nachrichtenwarteschlangen gebildet werden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Jede msqid_ds-Datenstruktur enth\u00e4lt eine IPC-Perm-Datenstruktur und Zeiger auf die in diese Warteschlange eingegebenen Nachrichten. Linux merkt sich auch die \u00c4nderungszeiten der Warteschlangen, z. B. wann diese Warteschlange das letzte Mal aktualisiert wurde usw. Die msqid ds verf\u00fcgt au\u00dferdem \u00fcber zwei Warteschlangen: eine f\u00fcr die Schreiber von Nachrichtenwarteschlangen und eine f\u00fcr die Leser von Nachrichtenwarteschlangen.<\/p>

    Wenn ein Prozess versucht, eine Nachricht in die Schreibwarteschlange zu schreiben, werden die effektiven Benutzer- und Gruppenidentifikatoren mit dem Modus in der IPC-Perm-Datenstruktur dieser Warteschlange verglichen. Wenn der Prozess in die Warteschlange schreiben kann, kann die Nachricht aus dem Adressraum des Prozesses in eine msg-Datenstruktur \u00fcbertragen und an das Ende der Warteschlange gestellt werden. Jede Nachricht hat einen anwendungsspezifischen Typ, auf den sich die kooperierenden Prozesse geeinigt haben. Da Linux jedoch die Anzahl und L\u00e4nge der Nachrichten, die geschrieben werden k\u00f6nnen, begrenzt, ist m\u00f6glicherweise nicht gen\u00fcgend Platz f\u00fcr die Nachricht vorhanden.<\/p>

    Der Prozess wird in die Warteschlange f\u00fcr das Schreiben dieser Nachricht aufgenommen. Der Scheduler wird aufgefordert, einen neuen Prozess auszuw\u00e4hlen, der ausgef\u00fchrt werden soll. Wenn eine oder mehrere Nachrichten aus dieser Nachrichtenwarteschlange gelesen werden, wird sie aufgeweckt.
    Das Lesen aus der Warteschlange ist ein \u00e4hnlicher Vorgang.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Gemeinsam genutzte Dateien<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Gemeinsam genutzte Dateien sind vielleicht der einfachste IPC-Mechanismus. Betrachten wir den relativ einfachen Fall, in dem ein Prozess (Hersteller) eine Datei erstellt und in sie schreibt. Ein anderer Prozess (Verbraucher) liest aus derselben Datei.<\/p>

    Eine eindeutige Herausforderung bei der Verwendung dieses IPC-Mechanismus ist die M\u00f6glichkeit einer Wettlaufsituation. Sowohl der Hersteller als auch der Verbraucher k\u00f6nnen gleichzeitig Zugriff auf die Datei haben, sodass der Ausgang ungewiss ist. Um eine Race Condition zu vermeiden, muss die Datei so gesperrt werden, dass ein Schreibvorgang nicht mit einem anderen Vorgang kollidiert, egal ob es sich um einen Lese- oder Schreibvorgang handelt. Die Sperr-API der Standard-Systembibliothek l\u00e4sst sich wie folgt zusammenfassen:<\/p>

    \u25cf Vor dem Schreiben in eine Datei sollte<\/b> ein Producer eine exklusive Sperre auf die Datei erhalten. Eine exklusive Sperre kann jeweils nur von einem Prozess gehalten werden, wodurch eine Wettlaufsituation verhindert wird, da kein anderer Prozess auf die Datei zugreifen kann, bevor die Sperre nicht freigegeben ist.
    \u25cf Vor dem Lesen einer Datei sollte<\/b> ein Verbraucher zumindest eine gemeinsame Sperre f\u00fcr die Datei erhalten. Eine gemeinsame Sperre kann von mehreren Lesern gleichzeitig gehalten werden, aber kein Schreiber kann auf eine Datei zugreifen, wenn auch nur ein einziger Leser eine gemeinsame Sperre hat.<\/p>

    Es ist effizienter, eine gemeinsame Sperre zu verwenden. Es gibt keinen Grund, andere Prozesse daran zu hindern, eine Datei zu lesen und ihren Inhalt nicht zu ver\u00e4ndern, wenn ein Prozess dies tut. Zum Schreiben hingegen ist ein exklusiver Zugriff auf eine Datei erforderlich.<\/p>

    Eine Utility-Funktion namens fcntl<\/strong> ist in der Standard-E\/A-Bibliothek enthalten. Es kann verwendet werden, um sowohl exklusive als auch gemeinsam genutzte Sperren f\u00fcr eine Datei zu untersuchen und zu manipulieren. Die Funktion arbeitet mit einem Dateideskriptor, der eine nicht-negative ganze Zahl ist, die eine Datei innerhalb eines Prozesses identifiziert.<\/p>

    Das folgende Beispiel verwendet die Funktion fcntl, um API-Details offenzulegen:<\/h6>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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    \n\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t#include <stdio.h>\r\n#include <stdlib.h>\r\n#include <fcntl.h>\r\n#include <unistd.h>\r\n#include <string.h>\r\n\r\n#define FileName \"data.dat\"\r\n#define DataString \"Hello!\\nHow are you?\\n\"\r\n\r\nvoid report_and_exit(const char* msg) {\r\n  perror(msg);\r\n  exit(-1); \/* FAILURE *\/\r\n}\r\n\r\nint main() {\r\n  struct flock secured;\r\n  secured.l_type = F_WRLCK;    \/* read\/write *\/\r\n  secured.l_whence = SEEK_SET; \/* base for seek offsets *\/\r\n  secured.l_start = 0;         \/* first byte in file *\/\r\n  secured.l_len = 0;           \/* 0 here means 'until EOF' *\/\r\n  secured.l_pid = getpid();    \/* process id *\/\r\n\r\n  int fd; \/* fd to identify a file within a process *\/\r\n  if ((fd = open(FileName, O_RDWR | O_CREAT, 0666)) < 0)  \/* -1 signals an error *\/\r\n    report_and_exit(\"open failed...\");\r\n\r\n  if (fcntl(fd, F_SETLK, &secured) < 0) \/* F_SETLK doesn't block, F_SETLKW does *\/\r\n    report_and_exit(\"fcntl failed to get lock...\");\r\n  else {\r\n    write(fd, DataString, strlen(DataString)); \/* populate data file *\/\r\n    fprintf(stderr, \"Process %d has written to data file...\\n\", secured.l_pid);\r\n  }\r\n\r\n  \/* Now release the lock explicitly. *\/\r\n  secured.l_type = F_UNLCK;\r\n  if (fcntl(fd, F_SETLK, &secured) < 0)\r\n    report_and_exit(\"unlocking failed\");\r\n\r\n  close(fd); \/* close the file: would unlock if needed *\/\r\n  return 0;  \/* terminating the process would unlock as well *\/\r\n}\r\n<\/xmp>\n\t\t\t\t<\/code>\n\t\t\t<\/pre>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-fa9a4a4 elementor-section-full_width elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"fa9a4a4\" data-element_type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-b393ee6\" data-id=\"b393ee6\" data-element_type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-d70a613 elementor-widget elementor-widget-spacer\" data-id=\"d70a613\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"spacer.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-spacer\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-spacer-inner\"><\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-603b544 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"603b544\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Gemeinsam genutzte Speicher-Semaphoren<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-1f4134f elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"1f4134f\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p class=\"translation-block\">Eine <strong>Semaphore<\/strong> ist ein Synchronisationsmechanismus. Sie erm\u00f6glicht es einem konkurrierenden Prozess oder Thread, gemeinsame Systemressourcen zu ver\u00e4ndern, Abfragen zu \u00fcberwachen und zu kontrollieren. Es ist auch eine L\u00f6sung f\u00fcr die Race Condition in einem Multiprozessorsystem. Eine Race Condition tritt auf, wenn mehrere Prozesse versuchen, auf gemeinsame Ressourcen zuzugreifen. Wenn die Multithreading-Funktion von der Anwendung ben\u00f6tigt wird, bringt sie eine Reihe von Problemen mit sich, wie z. B. Race Conditions, Deadlocks und falsches Verhalten von Threads.<br>Eine Semaphore basiert auf einem internen Z\u00e4hler, der zwei grundlegende Operationen bietet:<\/p><ol><li class=\"translation-block\"><b>Warten:<\/b> Pr\u00fcft den Wert der Semaphorenz\u00e4hlung und wartet, wenn der Wert kleiner oder gleich 0 ist, andernfalls wird die Semaphorenz\u00e4hlung dekrementiert.<\/li><li class=\"translation-block\"><b>Posten:<\/b> Erh\u00f6ht den Semaphorenz\u00e4hler. Wenn ein Prozess blockiert ist, wird einer dieser Prozesse geweckt.<\/li><\/ol><p>Boost. Interprocess bietet die folgenden Semaphore-Typen:<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-977b9d5 elementor-widget elementor-widget-code-highlight\" data-id=\"977b9d5\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"code-highlight.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"prismjs-okaidia copy-to-clipboard\">\n\t\t\t<pre data-line=\"\" class=\"highlight-height language-c line-numbers\">\n\t\t\t\t<code readonly=\"true\" class=\"language-c\">\n\t\t\t\t\t<xmp>#include <boost\/interprocess\/sync\/interprocess_semaphore.hpp><\/xmp>\n\t\t\t\t<\/code>\n\t\t\t<\/pre>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-2edb34a elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"2edb34a\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p class=\"translation-block\"><b>\u25cf interprocess_semaphore:<\/b> Ein anonymer Semaphor, der im gemeinsamen Speicher oder in Speicher zugeordneten Dateien platziert werden kann.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-3cd5e97 elementor-widget elementor-widget-code-highlight\" data-id=\"3cd5e97\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"code-highlight.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"prismjs-okaidia copy-to-clipboard\">\n\t\t\t<pre data-line=\"\" class=\"highlight-height language-c line-numbers\">\n\t\t\t\t<code readonly=\"true\" class=\"language-c\">\n\t\t\t\t\t<xmp>#include <boost\/interprocess\/sync\/named_semaphore.hpp><\/xmp>\n\t\t\t\t<\/code>\n\t\t\t<\/pre>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-d484298 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"d484298\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p class=\"translation-block\"><b>\u25cf named_semaphore:<\/b> Eine benannte Semaphore.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-8fcc5f1 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"8fcc5f1\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p class=\"translation-block\">Wir werden den <strong>gemeinsamen Speicher<\/strong> verwenden, um ein Integer-Array zu erstellen. Sie wird verwendet, um Daten von einem Prozess zu einem anderen zu \u00fcbertragen.<br> Der erste Prozess schreibt einige Ganzzahlen in das Array und wenn das Array voll ist, wird der Prozess blockiert.<br>Der zweite Prozess kopiert die \u00fcbertragenen Daten in seinen eigenen Puffer und blockiert, wenn sich keine neuen Daten im Puffer befinden.<\/p><p>Dies ist das gemeinsam genutzte Integer-Array (doc_anonymous_semaphore_shared_data.hpp):<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-6fde699 elementor-widget elementor-widget-code-highlight\" data-id=\"6fde699\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"code-highlight.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"prismjs-okaidia copy-to-clipboard\">\n\t\t\t<pre data-line=\"\" class=\"highlight-height language-c line-numbers\">\n\t\t\t\t<code readonly=\"true\" class=\"language-c\">\n\t\t\t\t\t<xmp>#include <boost\/interprocess\/sync\/interprocess_semaphore.hpp>\r\nstruct shmem_buff\r\n{\r\n   enum { nr = 10 };\r\n   shmem_buff ()\r\n      : mutex(1), nempty(nr), nstored(0)\r\n   {}\r\n   \/\/To protect and synchronize access, semaphores are used.\r\n   boost::interprocess::interprocess_semaphore\r\n      mutex, nempty, nstored;\r\n   \/\/Things to be filled with\r\n   int stg[nr];\r\n};\r\n<\/xmp>\n\t\t\t\t<\/code>\n\t\t\t<\/pre>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-bfc00ab elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"bfc00ab\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<h6 style=\"font-weight: 400\">Dies ist der Prozess, Hauptprozess. Erzeugt den gemeinsamen Speicher, legt dort das Integer-Array ab und startet die Integer nacheinander, wobei er blockiert, wenn das Array voll ist:<\/h6>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-e235955 elementor-widget elementor-widget-code-highlight\" data-id=\"e235955\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"code-highlight.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"prismjs-okaidia copy-to-clipboard\">\n\t\t\t<pre data-line=\"\" class=\"highlight-height language-c line-numbers\">\n\t\t\t\t<code readonly=\"true\" class=\"language-c\">\n\t\t\t\t\t<xmp>#include <boost\/interprocess\/shared_memory_object.hpp>\r\n#include <boost\/interprocess\/mapped_region.hpp>\r\n#include <iostream>\r\n#include \"doc_anonymous_semaphore_shared_data.hpp\"\r\n\r\nusing namespace boost::interprocess;\r\n\r\nint main ()\r\n{\r\n   \/\/ On construction and destruction, remove shared memory\r\n   struct erase_sm\r\n   {\r\n      erase_sm() { shared_memory_object::remove(\"MySharedMemory\"); }\r\n      ~erase_sm(){ shared_memory_object::remove(\"MySharedMemory\"); }\r\n   } remover;\r\n\r\n   \/\/Make a shared memory object.\r\n   shared_memory_object obj\r\n      (create_only                  \/\/only create\r\n      ,\"MySharedMemory\"              \/\/name\r\n      ,read_write  \/\/read-write mode\r\n      );\r\n\r\n   \/\/Set size\r\n   obj.truncate(sizeof(shared_memory_buffer));\r\n\r\n   \/\/ In this process, map out the entire shared memory.\r\n   mapped_region region\r\n      (obj                       \/\/What to map\r\n      ,read_write \/\/ Read-write mapped\r\n      );\r\n\r\n   \/\/ Get the mapped region's address\r\n   void * addr = region.get_address();\r\n\r\n   \/\/Build the shared structure in memory\r\n   shmem_buff * info = new (addr) shared_memory_buffer;\r\n\r\n   const int nr_msg = 100;\r\n\r\n   \/\/Insert data in the array\r\n   for(int i = 0; i < nr_msg; ++i){\r\n      info->nempty.wait();\r\n      info->mutex.wait();\r\n      info->stg[i % shared_memory_buffer::nr] = i;\r\n      info->mutex.post();\r\n      info->nstored.post();\r\n   }\r\n\r\n   return 0;\r\n}\r\n<\/xmp>\n\t\t\t\t<\/code>\n\t\t\t<\/pre>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-c48325b elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"c48325b\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>Der zweite Prozess \u00f6ffnet den gemeinsamen Speicher und kopiert die empfangenen Ganzzahlen in seinen eigenen Puffer:<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-6f786fb elementor-widget elementor-widget-code-highlight\" data-id=\"6f786fb\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"code-highlight.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"prismjs-okaidia copy-to-clipboard\">\n\t\t\t<pre data-line=\"\" class=\"highlight-height language-c line-numbers\">\n\t\t\t\t<code readonly=\"true\" class=\"language-c\">\n\t\t\t\t\t<xmp>#include <boost\/interprocess\/shared_memory_object.hpp>\r\n#include <boost\/interprocess\/mapped_region.hpp>\r\n#include <iostream>\r\n#include \"doc_anonymous_semaphore_shared_data.hpp\"\r\n\r\nusing namespace boost::interprocess;\r\n\r\nint main ()\r\n{\r\n   \/\/On destruction, shared memory has to be removed\r\n   struct erase_sm\r\n   {\r\n      ~erase_sm(){ shared_memory_object::remove(\"MySharedMemory\"); }\r\n   } remover;\r\n\r\n   \/\/Create a shared memory object.\r\n   shared_memory_object obj\r\n      (open_only                    \/\/just create\r\n      ,\"MySharedMemory\"              \/\/the name\r\n      ,read_write  \/\/read-write mode\r\n      );\r\n\r\n   \/\/ In this process, map out the entire shared memory.\r\n   mapped_region region\r\n      (obj                       \/\/What to map\r\n      ,read_write \/\/Map it as read-write\r\n      );\r\n\r\n   \/\/ Obtain the mapped region's address\r\n   void * addr       = region.get_address();\r\n\r\n   \/\/Get the shared structure\r\n   shmem_buff * info = static_cast<shared_memory_buffer*>(addr);\r\n\r\n   const int nr_msg = 100;\r\n\r\n   int extracted_info [nr_msg];\r\n\r\n   \/\/Extract the information\r\n   int i;\r\n   for( i = 0; i < nr_msg; ++i){\r\n      info->nstored.wait();\r\n      info->mutex.wait();\r\n      extracted_info[i] = info->stg[i % shared_memory_buffer::nr];\r\n      info->mutex.post();\r\n      info->nempty.post();\r\n   }\r\n   return 0;\r\n}\r\n<\/xmp>\n\t\t\t\t<\/code>\n\t\t\t<\/pre>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-917bdc1 elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"917bdc1\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>Die gleiche prozess\u00fcbergreifende Kommunikation kann mit Zustandsvariablen und Mutexen erreicht werden.  Bei mehreren Synchronisationsmustern ist eine Semaphore effizienter als eine Mutex\/Condition-Kombination.<\/p><p class=\"translation-block\">Linux-Systeme bieten zwei getrennte APIs f\u00fcr <strong>gemeinsamen Speicher<\/strong>: die alte System-V-API und die neuere POSIX-API. Diese APIs sollten jedoch nie in einer einzigen Anwendung gemischt werden. Ein Nachteil des POSIX-Ansatzes ist, dass sich die Funktionen noch in der Entwicklung befinden und von der installierten Kernelversion abh\u00e4ngen, das die Portabilit\u00e4t des Codes beeintr\u00e4chtigt.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-abd7339 elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"abd7339\" data-element_type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-narrow\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-5a76b28\" data-id=\"5a76b28\" data-element_type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-49ac357 elementor-widget elementor-widget-spacer\" data-id=\"49ac357\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"spacer.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-spacer\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-spacer-inner\"><\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-686d4ef elementor-widget-divider--view-line elementor-widget elementor-widget-divider\" data-id=\"686d4ef\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"divider.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-divider\">\n\t\t\t<span class=\"elementor-divider-separator\">\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-e028518 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"e028518\" data-element_type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h2 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">Weitere Artikel anschauen:<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-e65670d elementor-grid-3 elementor-grid-tablet-2 elementor-grid-mobile-1 elementor-posts--thumbnail-top elementor-widget elementor-widget-posts\" data-id=\"e65670d\" data-element_type=\"widget\" data-settings=\"{&quot;classic_row_gap&quot;:{&quot;unit&quot;:&quot;px&quot;,&quot;size&quot;:20,&quot;sizes&quot;:[]},&quot;pagination_type&quot;:&quot;numbers&quot;,&quot;classic_row_gap_tablet&quot;:{&quot;unit&quot;:&quot;px&quot;,&quot;size&quot;:30,&quot;sizes&quot;:[]},&quot;classic_columns&quot;:&quot;3&quot;,&quot;classic_columns_tablet&quot;:&quot;2&quot;,&quot;classic_columns_mobile&quot;:&quot;1&quot;,&quot;classic_row_gap_mobile&quot;:{&quot;unit&quot;:&quot;px&quot;,&quot;size&quot;:&quot;&quot;,&quot;sizes&quot;:[]}}\" data-widget_type=\"posts.classic\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-posts-container elementor-posts elementor-posts--skin-classic elementor-grid\" role=\"list\">\n\t\t\t\t<article class=\"elementor-post elementor-grid-item post-14657 post type-post status-publish format-standard has-post-thumbnail hentry category-uncategorized tag-accelerator-pedal-simulator tag-acoustic-tuning tag-automotive-industry tag-digitalgate tag-embedded-system-development tag-hardware-development tag-software-development\" role=\"listitem\">\n\t\t\t\t<a class=\"elementor-post__thumbnail__link\" href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/09\/10\/accelerator-pedal-simulator-for-acoustics-tuning\/\" tabindex=\"-1\" >\n\t\t\t<div class=\"elementor-post__thumbnail\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"930\" height=\"620\" src=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/Accelerator-Pedal-Simulator-for-Acoustic-Tuning-1-930x620.png\" class=\"attachment-neve-blog size-neve-blog wp-image-14672\" alt=\"\" \/><\/div>\n\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__text\">\n\t\t\t\t<h3 class=\"elementor-post__title\">\n\t\t\t<a href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/09\/10\/accelerator-pedal-simulator-for-acoustics-tuning\/\" >\n\t\t\t\tAccelerator Pedal Simulator for Acoustics Tuning\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/h3>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__meta-data\">\n\t\t\t\t\t<span class=\"elementor-post-date\">\n\t\t\tSeptember 10, 2024\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__excerpt\">\n\t\t\t<p>Have you ever wondered how the perfect roar of an engine, or the smooth hum of a luxury car is crafted? It all comes<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__read-more-wrapper\">\n\t\t\n\t\t<a class=\"elementor-post__read-more\" href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/09\/10\/accelerator-pedal-simulator-for-acoustics-tuning\/\" aria-label=\"Mehr \u00fcber Accelerator Pedal Simulator for Acoustics Tuning\" tabindex=\"-1\" >\n\t\t\tRead More \u00bb\t\t<\/a>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t<article class=\"elementor-post elementor-grid-item post-14620 post type-post status-publish format-standard has-post-thumbnail hentry category-uncategorized tag-condition-monitoring tag-data-acquisition-system tag-embedded-system-development tag-hardware-development tag-predictive-maintenance tag-software-development\" role=\"listitem\">\n\t\t\t\t<a class=\"elementor-post__thumbnail__link\" href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/08\/28\/industrial-data-acquisition-system\/\" tabindex=\"-1\" >\n\t\t\t<div class=\"elementor-post__thumbnail\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"930\" height=\"620\" src=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/wp-content\/uploads\/2024\/08\/IEPE_DAS-930x620.png\" class=\"attachment-neve-blog size-neve-blog wp-image-14649\" alt=\"Data Acquistion PCB board with DigitalGate logo on a gray background\" \/><\/div>\n\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__text\">\n\t\t\t\t<h3 class=\"elementor-post__title\">\n\t\t\t<a href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/08\/28\/industrial-data-acquisition-system\/\" >\n\t\t\t\tIndustrial Data Acquisition System\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/h3>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__meta-data\">\n\t\t\t\t\t<span class=\"elementor-post-date\">\n\t\t\tAugust 28, 2024\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__excerpt\">\n\t\t\t<p>We&#8217;re excited to unveil one of our flagship products: an efficient and secure Data Acquisition System (DAS). Our team has designed this solution to<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__read-more-wrapper\">\n\t\t\n\t\t<a class=\"elementor-post__read-more\" href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/08\/28\/industrial-data-acquisition-system\/\" aria-label=\"Mehr \u00fcber Industrial Data Acquisition System\" tabindex=\"-1\" >\n\t\t\tRead More \u00bb\t\t<\/a>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t<article class=\"elementor-post elementor-grid-item post-14267 post type-post status-publish format-standard has-post-thumbnail hentry category-uncategorized\" role=\"listitem\">\n\t\t\t\t<a class=\"elementor-post__thumbnail__link\" href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/03\/15\/optimizing-our-custom-motor-controller-for-motion-control\/\" tabindex=\"-1\" >\n\t\t\t<div class=\"elementor-post__thumbnail\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"928\" height=\"620\" src=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/background-blog-BMS-928x620.jpeg\" class=\"attachment-neve-blog size-neve-blog wp-image-14268\" alt=\"\" srcset=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/background-blog-BMS-928x620.jpeg 928w, https:\/\/digitalgateamg.com\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/background-blog-BMS-18x12.jpeg 18w\" sizes=\"(max-width: 928px) 100vw, 928px\" \/><\/div>\n\t\t<\/a>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__text\">\n\t\t\t\t<h3 class=\"elementor-post__title\">\n\t\t\t<a href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/03\/15\/optimizing-our-custom-motor-controller-for-motion-control\/\" >\n\t\t\t\tOptimizing our Custom Motor Controller for Motion Control\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/h3>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__meta-data\">\n\t\t\t\t\t<span class=\"elementor-post-date\">\n\t\t\tM\u00e4rz 15, 2024\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__excerpt\">\n\t\t\t<p>Using our carefully designed board, we demonstrate the impressive power and flexibility of integrating modern technologies into motor controllers. In the realm of small<\/p>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-post__read-more-wrapper\">\n\t\t\n\t\t<a class=\"elementor-post__read-more\" href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/03\/15\/optimizing-our-custom-motor-controller-for-motion-control\/\" aria-label=\"Mehr \u00fcber Optimizing our Custom Motor Controller for Motion Control\" tabindex=\"-1\" >\n\t\t\tRead More \u00bb\t\t<\/a>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t<article class=\"elementor-post elementor-grid-item post-14259 post type-post status-publish format-standard has-post-thumbnail hentry category-uncategorized\" role=\"listitem\">\n\t\t\t\t<a class=\"elementor-post__thumbnail__link\" href=\"https:\/\/digitalgateamg.com\/de\/blog\/2024\/03\/01\/what-it-means-to-make-an-efficient-battery-management-system\/\" tabindex=\"-1\" >\n\t\t\t<div class=\"elementor-post__thumbnail\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"928\" height=\"620\" 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