共有メモリ

以下動画のテキストです
https://youtu.be/dNdledEIJsE

Transcript

1. 共有メモリ Mar. 22nd, 2025 Satoru Takeuchi X: satoru_takeuchi 1
2. はじめに • プロセスは通常別のプロセスのメモリは見えない • プロセス間で情報をやりとりするプロセス間通信のため、あえて一部のメモリ領域を お互いに見えるようにすることもある。これが共有メモリ 2
3. 共有メモリの概念図 3 プロセスAの仮想アドレス 0 200 物理メモリ 0 プロセスAのメモリ 500 400 300 仮想アドレス 物理アドレス 0-100 200-300 100-200 300-400 プロセスAのページテーブル プロセスBの仮想アドレス 0 200 仮想アドレス 物理アドレス 0-100 400-500 100-200 300-400 プロセスBのページテーブル 100 プロセスBのメモリ 共有メモリ 200 100 600 700
4. 実現方法 • System V共有メモリ • POSIX共有メモリ • mmap(今回はこれを使う) ◦ 📝 過去動画: その75 プロセスへのメモリ割り当て (1) mmap 4
5. 実験プログラム: shared-memory.py 1. 共有メモリ領域を作成 2. 共有メモリ領域にデータを書き込み 3. forkする 4. 子プロセスが共有メモリ領域のデータを書き換えて終了 5. 親プロセスが共有メモリ領域のデータを読み出し a. 期待値: データが書き換わっている 5
6. コード例(1/2): 共有メモリの作成&fork PAGE_SIZE = 4096 data = 1000 print(" 子プロセス生成前のデータの値: {}".format(data)) shared_memory = mmap.mmap(-1, PAGE_SIZE, flags=mmap.MAP_SHARED) shared_memory[0:8] = data.to_bytes(8, byteorder) pid = os.fork() if pid < 0: print("fork() に失敗しました", file=os.stderr) sys.exit(1) # 次ページに続く 6
7. コード例(2/2): 子プロセスでデータを書き換え 7 # 前ページから続く if pid == 0: # 子プロセス data = int.from_bytes(shared_memory[0:8], byteorder) data *= 2 shared_memory[0:8] = data.to_bytes(8, byteorder) sys.exit(0) # 親プロセス os.wait() data = int.from_bytes(shared_memory[0:8], byteorder) print(" 子プロセス終了後のデータの値: {}".format(data))
8. 実行結果 8 $ ./shared-memory 子プロセス生成前のデータの値: 1000 子プロセス終了後のデータの値: 2000
9. 共有メモリに複数プロセスが同時にアクセスしたら? • 恐らく期待した通りに動作しない(例外あり) ◦ 見えるべきデータが見えない ◦ 書けるべきデータが書かれない • 一般に排他制御によって問題を解決する(例外あり) ◦ 📝 過去動画: その18 シェルスクリプトで学ぶ排他制御 9
10. おわりに • 共有メモリを使うとプロセス間で通信ができる • 整合性を保つために共有メモリへのアクセスは排他制御する必要がある • 他にも色々な方法がある: シグナル、パイプ、ソケット、メッセージキュー ◦ 📝 過去動画: その88 シグナル 10