shm_open 如何确定 NAME_MAX？动态获取共享内存名称长度

2024-12-30 01:41:10

如何为 shm_open 正确确定 NAME_MAX？

使用 shm_open 创建共享内存对象时，name 参数的长度至关重要，它不应超过 NAME_MAX 限制。然而，直接使用 limits.h 中定义的 NAME_MAX 可能并不可靠。如果系统允许不同文件系统具有不同的限制，这个值可能未定义，需要采取其他方法确定最大长度。这时，我们通常会考虑使用 pathconf，但它需要一个具体的路径。那对于 shm_open 使用的共享内存对象来说，应该使用什么路径呢？本文探讨如何解决这一难题，提供一些可靠的方法。

问题根源

shm_open 的 name 参数并不像普通文件路径那样直接关联到某个具体的文件系统位置，通常，它在 Linux 系统下，会被映射到 /dev/shm 下。但是，/dev/shm 可能不是唯一的，也有可能是其他目录，甚至使用内存文件系统（如 tmpfs）。因此，依赖一个固定的硬编码路径是不可取的。同时， shm_open 的手册页建议，为确保可移植性，name 的最大长度应该不超过 NAME_MAX 个字符。 pathconf 方法能确定给定路径的文件名最大长度，而直接使用 255 并非长久之计。我们需要找到一个更动态和准确的解决方案。

解决方案一：使用 "/dev/shm" 的 pathconf

尽管不总是绝对，/dev/shm 通常是共享内存对象的常见存储位置，即使并非固定路径，但至少具有参考意义，我们可以使用它作为pathconf 的输入路径。

操作步骤:

使用 pathconf 函数，以 "/dev/shm" 作为路径。
检测 pathconf 返回的 NAME_MAX 值。
如果返回的值大于 0，就使用该值；否则，尝试其他方法（例如 fallback 为一个已知的小的数值，如255，作为默认长度，这种兜底的方式可以防止潜在问题，当然可以根据自身情况而调整。）

代码示例:

#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <stdlib.h>


int get_shm_name_max() {
    long name_max = pathconf("/dev/shm", _PC_NAME_MAX);
    if (name_max == -1) {
       if (errno == EINVAL) {
           // 如果 EINVAL 表示没有限制，则我们仍然需要设置最大长度值，
           // 手册里说的255长度限制可以满足绝大部分要求。
          fprintf(stderr, "Warning: pathconf does not support _PC_NAME_MAX, fallback to default limit 255.\n");
          return 255;
      } else{
            perror("pathconf error");
           return -1;
      }
   }else {
       if(name_max > 0){
            return (int)name_max;
       }else {
           // fallback，一般情况下不可能执行到这里
           fprintf(stderr, "Warning: pathconf _PC_NAME_MAX returns 0 or negative values, fallback to default limit 255.\n");
           return 255;
       }
  }
}
int main() {
    int shm_max = get_shm_name_max();

   if (shm_max == -1) {
       printf("Failed to get shared memory name limit\n");
   }
    else
    {
        printf("The Maximum shared memory object name length is: %d \n",shm_max);
    }
    return 0;
}

解释说明:

代码中,pathconf("/dev/shm", _PC_NAME_MAX) 调用，会尝试从 "/dev/shm" 文件系统的属性中检索 NAME_MAX 。如果返回值为 -1，那么就需要检查 errno 值， EINVAL 错误代表这个文件系统不支持 _PC_NAME_MAX。如果是这种情况， fallback 使用默认值255，这样可以提供一个合理的长度，保证共享内存对象名称的安全性。代码中会根据 pathconf 的返回值打印获取到的 NAME_MAX 值或者相应的错误信息。

注意: 使用 "/dev/shm" 不一定通用，只是大部分系统的实现是如此。如果你需要非常高的可移植性，那么下面的方法可能更合适。

解决方案二：依赖已知上限 (fallback)

如果你希望最大化程序的可移植性，同时确保能够适用于那些没有提供 pathconf 或者 /dev/shm 不可用的情况，那么可以采用兜底策略。确定一个合理的上限，并且保证大多数系统的兼容。因为 shm_open 手册中声明，名字长度最好不要超过 255，那我们完全可以选取255 作为默认值，并直接采用。

代码示例:

#include <limits.h>
#include <stdio.h>

int get_default_shm_name_max() {
    // Manual specify the default NAME_MAX of shm name
    return 255;
}

int main()
{
   int shm_max =  get_default_shm_name_max();
  printf("The default Maximum shared memory object name length is: %d \n", shm_max);

    return 0;
}