FastDDS读者问答之消费者异常

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读者问题

最近有读者提问，FastDDS中处于共享内存模式下的消费者异常退出，比如说segment fault，生产者该如何进行异常处理？这块共享内存该如何处理？

02

问题回答

关于FastDDS的前置知识见如下链接：

中间件之FastDDS源代码阅读（五）

中间件之FastDDS源代码阅读（四）

中间件之FastDDS源代码阅读（三）

中间件之FastDDS 源代码阅读（二）

FastDDS图片

FastDDS在使用共享内存进行通信时，FastDDS会实例化一个共享内存看门狗。共享内存看门狗会周期性检查是否消费者是否在线，如果消费者异常退出或者异常下线，则调用相关函数关闭并清除共享内存。

相关代码如下所示：

SharedMemWatchdog是共享内存看门狗，

alive_check_timeout函数和check_alive函数检查是否超时和是否存活。close_and_remove函数，remove_segment函数就是在清除共享内存。

classSegmentWrapper    {public:
        SegmentWrapper()        {        }
        SegmentWrapper(std::weak_ptr<SharedMemManager> shared_mem_manager,std::shared_ptr<SharedMemSegment> segment_,                SharedMemSegment::Id segment_id,conststd::string& segment_name)            : shared_mem_manager_(shared_mem_manager)            , segment_(segment_)            , segment_id_(segment_id)            , segment_name_(segment_name)        {            lock_file_name_ = segment_name + "_el";            update_alive_time(std::chrono::steady_clock::now());        }
std::shared_ptr<SharedMemSegment> segment(){return segment_;        }
voidupdate_alive_time(conststd::chrono::steady_clock::time_point& time){            last_alive_check_time_.store(time.time_since_epoch().count());        }
/**         * Singleton task, for SharedMemWatchdog, that periodically checks opened segments         * to garbage collect those closed by the origin         */classWatchTask :public SharedMemWatchdog::Task        {public:
staticstd::shared_ptr<WatchTask>& get(){staticstd::shared_ptr<WatchTask> watch_task_instance(new WatchTask());return watch_task_instance;            }
voidadd_segment(std::shared_ptr<SegmentWrapper> segment){// Add added segments to the watched setstd::lock_guard<std::mutex> lock(to_add_remove_mutex_);
                to_add_.push_back(segment);            }
voidremove_segment(std::shared_ptr<SegmentWrapper> segment){// Add added segments to the watched setstd::lock_guard<std::mutex> lock(to_add_remove_mutex_);
                to_remove_.push_back(segment);            }
virtual ~WatchTask()            {                shared_mem_watchdog_->remove_task(this);            }
private:
std::unordered_map<std::shared_ptr<SegmentWrapper>, uint32_t> watched_segments_;std::unordered_map<std::shared_ptr<SegmentWrapper>, uint32_t>::iterator watched_it_;
std::mutex to_add_remove_mutex_;std::vector<std::shared_ptr<SegmentWrapper>> to_add_;std::vector<std::shared_ptr<SegmentWrapper>> to_remove_;
// Keep a reference to the SharedMemWatchdog so that it is not destroyed until this instance is destroyedstd::shared_ptr<SharedMemWatchdog> shared_mem_watchdog_;
            WatchTask()                : watched_it_(watched_segments_.end())                , shared_mem_watchdog_(SharedMemWatchdog::get())            {                shared_mem_watchdog_->add_task(this);            }
voidupdate_watched_segments(){// Add / remove segments to the watched mapstd::lock_guard<std::mutex> lock(to_add_remove_mutex_);
for (auto& segment : to_add_)                {auto segment_it = watched_segments_.find(segment);if (segment_it != watched_segments_.end())                    {// The segment already exists, just increase the references                        (*segment_it).second++;                    }else// New segment                    {                        watched_segments_.insert({segment, 1});                    }                }
                to_add_.clear();
for (auto& segment : to_remove_)                {auto segment_it = watched_segments_.find(segment);if (segment_it != watched_segments_.end())                    {                        (*segment_it).second--;
if ((*segment_it).second == 0)                        {                            watched_segments_.erase(segment_it);                        }                    }                }
                to_remove_.clear();            }
voidrun(){constexpruint32_t MAX_CHECKS_PER_BATCH {100};constexprstd::chrono::milliseconds PER_BATCH_SLEEP_TIME {10};
auto now = std::chrono::steady_clock::now();
// Segments check was completed in the last runif (watched_it_ == watched_segments_.end())                {// Add / remove requested segments                    update_watched_segments();                    watched_it_ = watched_segments_.begin();                }
autonow_t = std::chrono::steady_clock::now();// Maximum time for checking half the watchdog periodautolimit_t = now_t + SharedMemWatchdog::period() / 2;uint32_t batch_count = 0;
while (watched_it_ != watched_segments_.end() && now_t < limit_t)                {auto& segment = (*watched_it_).first;// The segment has not been check for much time...if (segment->alive_check_timeout(now))                    {if (!(*watched_it_).first->check_alive())                        {                            watched_it_ = watched_segments_.erase(watched_it_);                        }else                        {                            watched_it_++;                        }                    }else                    {                        watched_it_++;                    }
// Every batch a sleep is performed to avoid high resources consumptionif (++batch_count ==  MAX_CHECKS_PER_BATCH)                    {                        batch_count = 0;std::this_thread::sleep_for(PER_BATCH_SLEEP_TIME);now_t = std::chrono::steady_clock::now();                    }                }            }
        };

boolcheck_alive(){            if (!RobustExclusiveLock::is_locked(lock_file_name_))            {                // The segment is not locked so the origin is no longer active                close_and_remove();
                returnfalse;            }
            update_alive_time(std::chrono::steady_clock::now());
            returntrue;        }
        boolalive_check_timeout(                conststd::chrono::steady_clock::time_point& now)const{            std::chrono::steady_clock::time_point last_check_time(                std::chrono::nanoseconds(last_alive_check_time_.load()));
            returnstd::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(now - last_check_time).count()                   >= ALIVE_CHECK_TIMEOUT_SECS;        }
        voidclose_and_remove(){            // Remove from the namespace (just in case the origin didn't do it)            SharedMemSegment::remove(segment_name_.c_str());
            if (auto shared_mem_manager = shared_mem_manager_.lock())            {                shared_mem_manager->release_segment(segment_id_);            }        }

03

问题扩展

我们进一步思考，消费者异常退出，但是执行管理发现程序异常退出并重启消费者，此时共享内存还能保留吗？

答：由于消费者重新启动，此时消费者的GUID是不一样的，FastDDS系统会重新生成一段新的共享内存，用这段共享内存和数据生产者通信。





END

检测到消费者异常退出，比如出现segment fault等问题，那么会发出警报或者中断处理，并进行必要的恢复处理。当共享内存出现问题时，需要视具体情况处理。对于生产者而言，当检测到消费者异常退出时，应立即停止向共享内存写入数据，避免数据混乱。与此同时，应进行必要的清理工作以确保内存的正常运行，可能涉及到的内容包括删除已经创建的共享内存段并重新创建等。针对具体的情况和错误类型，需要采取不同的处理策略。具体的异常处理逻辑和流程可以参考FastDDS的源代码阅读系列文章进行更深入的了解。

[内容由汽车工程师之家人工智能总结，欢迎免费使用，见贴尾]

落叶纷飞

消费者异常退出，如发生segment fault，生产者在进行异常处理时需要考虑以下几点：

首先，应停止向共享内存写入数据，避免数据混乱或丢失。其次，启动异常处理机制，通知其他消费者和系统的监控模块。同时，尝试恢复消费者的运行或寻找替代消费者接管。对于共享内存的处理，需确保其他正常运行的消费者可以继续读取已有数据。必要时，可能需要重置共享内存状态以确保系统的稳定性。

建议参考FastDDS源代码阅读系列文章深入理解其机制和流程。同时，可通过附带的图片进行可视化理解。在共享内存通信中，FastDDS的共享内存看门狗起到了关键的作用，它负责监控消费者的在线状态并处理异常情况。

[内容由汽车工程师之家人工智能总结，欢迎免费使用，见贴尾]