공유 메모리

Qt는 같은 시스템의 다른 프로세스와 메모리를 공유하는 두 가지 기법을 제공합니다: QSharedMemory 과 QFile 을 이용한 메모리 매핑 파일. 다른 프로세스와 공유되는 메모리는 종종 "세그먼트"라고 불리며, 과거에는 세그먼트 메모리 모델을 가진 프로세서에서 특정 세그먼트로 구현되었을 수 있지만, 최신 운영 체제에서는 그렇지 않습니다. 공유 메모리 세그먼트는 운영 체제에서 참여하는 모든 프로세스가 사용할 수 있도록 보장하는 메모리 영역일 뿐입니다.

QSharedMemory를 사용한 메모리 공유

QSharedMemory 는 주어진 크기의 공유 메모리 세그먼트를 생성하거나 다른 프로세스에서 생성한 세그먼트에 연결할 수 있는 간단한 API를 제공합니다. 또한 내부 QSystemSemaphore 을 사용하여 lock 및 unlock 전체 세그먼트에 대한 한 쌍의 메서드를 제공합니다.

공유 메모리 세그먼트와 시스템 세마포어는 "키"를 통해 시스템에서 전역적으로 식별되며, Qt에서는 QNativeIpcKey 클래스로 표현됩니다. 또한 OS에 따라 Qt는 메모리 공유를 위한 여러 가지 백엔드를 지원할 수 있습니다; 자세한 정보와 제한 사항은 네이티브 IPC 키 문서를 참조하십시오.

QSharedMemory 는 동일한 권한 수준 내에서만 메모리를 공유하도록 설계되었습니다(즉, 다른 사용자가 시작한 프로세스 등 신뢰할 수 없는 다른 프로세스와는 공유하지 않음). 이를 지원하는 백엔드의 경우 QSharedMemory 에서 동일한 권한 수준의 프로세스만 연결할 수 있도록 세그먼트를 생성합니다.

메모리 매핑된 파일을 통한 메모리 공유

대부분의 파일은 QFile::map()를 사용하여 메모리에 매핑할 수 있으며, MapPrivateOption 옵션을 지정하지 않으면 매핑된 세그먼트에 대한 모든 쓰기는 동일한 파일을 매핑한 다른 모든 프로세스에서 관찰됩니다. 메모리에 매핑할 수 있는 파일에는 네트워크 공유에 있는 원격 파일이나 특정 파일시스템에 있는 파일은 예외입니다. 운영 체제에서 원격 파일을 메모리에 매핑하는 것을 허용하더라도 파일에 대한 I/O 작업이 캐시되어 지연될 수 있으므로 진정한 메모리 공유가 불가능합니다.

이 솔루션은 백엔드 API와 독립적이며 Qt가 아닌 애플리케이션에서 상호 운용하기가 더 간단하다는 주요 이점이 있습니다. QTemporaryFile 은 QFile 이므로 애플리케이션은 해당 클래스를 사용하여 정리 시맨틱을 달성하고 고유한 공유 메모리 세그먼트도 생성할 수 있습니다.

공유 메모리 세그먼트의 잠금을 달성하려면 애플리케이션이 자체 메커니즘을 배포해야 합니다. 한 가지 방법은 QLockFile 을 사용하는 것입니다. 비용이 적게 드는 또 다른 방법은 세그먼트 자체에 미리 결정된 오프셋에 QBasicAtomicInteger 또는 std::atomic 를 사용하는 것입니다. 일부 운영 체제에서는 더 높은 수준의 잠금 프리미티브를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 Linux에서는 애플리케이션이 pthread_mutex_create() 에 전달되는 뮤텍스 속성에 "pshared" 플래그를 설정하여 뮤텍스가 공유 메모리 세그먼트에 있음을 나타낼 수 있습니다.

운영 체제에서 공유 메모리에 대한 모든 쓰기를 영구 저장소에 커밋하려고 시도할 가능성이 높다는 점에 유의하세요. 이는 바람직한 현상일 수도 있고 파일 자체가 일시적인 것이라면 성능 저하로 이어질 수도 있습니다. 이 경우 애플리케이션은 Linux의 tmpfs ( QStorageInfo::fileSystemType() 참조)와 같은 RAM 지원 파일 시스템을 찾거나 기본 파일 열기 함수에 플래그를 전달하여 콘텐츠가 스토리지에 커밋되지 않도록 OS에 알려야 합니다.

파일 백업 공유 메모리를 사용하여 신뢰할 수 없는 프로세스와 통신할 수 있는데, 이 경우 애플리케이션은 각별히 주의해야 합니다. 파일이 잘리거나 축소되어 파일 크기를 초과하여 메모리에 액세스하는 애플리케이션이 충돌을 일으킬 수 있습니다.

메모리 매핑 파일에 대한 Linux 힌트

최신 Linux 시스템에서는 /tmp 디렉터리가 tmpfs 마운트 지점이 되는 경우가 많지만, 반드시 그렇게 해야 하는 것은 아닙니다. 그러나 /dev/shm 디렉터리는 tmpfs 디렉터리여야 하며 메모리 공유를 목적으로 존재합니다. 이 디렉터리는 /tmp 및 /var/tmp 과 같이 전 세계에서 읽고 쓸 수 있으므로 애플리케이션은 여기에 공개되는 콘텐츠에 주의해야 합니다. 또 다른 대안은 XDG 런타임 디렉터리( QStandardPaths::writableLocation() 및 QStandardPaths::RuntimeLocation 참조)를 사용하는 것인데, 시스템드를 사용하는 Linux 시스템에서는 사용자 전용 tmpfs 을 사용합니다.

더 안전한 솔루션은 memfd_create(2) 을 사용하여 "memfd"를 만들고 프로세스 간 통신을 사용하여 QDBusUnixFileDescriptor 과 같이 파일 설명자를 전달하거나 QProcess 의 하위 프로세스가 이를 상속하도록 하는 것입니다. "memfd"는 축소되지 않도록 봉인할 수도 있으므로 다른 권한 수준을 가진 프로세스와 통신할 때 안전하게 사용할 수 있습니다.

메모리 매핑 파일에 대한 FreeBSD 힌트

FreeBSD에도 memfd_create(2) 가 있으며 Linux와 동일한 기술을 사용하여 파일 기술자를 다른 프로세스에 전달할 수 있습니다. 기본적으로 임시 파일 시스템이 마운트되어 있지 않습니다.

메모리 매핑 파일에 대한 Windows 힌트

Windows에서는 애플리케이션이 운영 체제에 파일 내용을 영구 저장소에 저장하지 않도록 요청할 수 있습니다. 이 요청은 dwFlagsAndAttributes 매개변수에 FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY 플래그를 CreateFile Win32 함수에, _O_SHORT_LIVED 플래그를 _open() 로우레벨 함수에 전달하거나 fopen() C 런타임 함수에 수정자 "T"를 포함하여 수행됩니다.

또한 파일에 대한 마지막 핸들이 닫힐 때 운영 체제에 파일을 삭제하도록 알리는 플래그(FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE, _O_TEMPORARY, "D" 수정자)도 있지만 파일을 열려고 하는 모든 프로세스가 이 플래그 사용 또는 미사용에 동의해야 한다는 점에 유의하세요. 일치하지 않으면 공유 위반이 발생하여 파일을 열지 못할 가능성이 높습니다.