织梦CMS - 轻松建站从此开始!

罗索实验室

当前位置: 主页 > 基础技术 > Linux开发专题 >

Linux IPC:共享内存

jackyhwei 发布于 2011-07-13 15:21 点击:次 
共享内存(Shared Memory)是最简单的进程间通信方式,它允许多个进程访问相同的内存,一个进程改变其中的数据后,其他的进程都可以看到数据的变化。
TAG:

共享内存(Shared Memory)是最简单的进程间通信方式,它允许多个进程访问相同的内存,一个进程改变其中的数据后,其他的进程都可以看到数据的变化。

共享内存是进程间最快速的通信方式:
`进程共享同一块内存空间。
`访问共享内存和访问私有内存一样快。
`不需要系统调用和内核入口。
`不造成不必要的内存复制。

内核不对共享内存的访问进行同步,因此程序员必须自己提供同步。

使用共享内存:
`某个进程分配内存段。
`使用这个内存段的进程要连接(attach)这个内存段。
`每个进程使用完共享内存段后,要分离(detach)这个内存段。
`在某个地方,必须有一个进程来销毁这个内存段。

Linux的内存模型:
`每个进程的虚拟内存被分为页(page)。
`每个进程维护自己的内存地址到虚拟内存页之间的映射。
`实际的数据存在于进程的内存地址上。
`尽管每个进程有自己的地址空间,多个进程的映射还是可以指向相同的页。

所有的共享内存段的大小,都是Linux内存页大小的整数倍。
Linux的页大小是4KB,不过程序员应该使用getpagesize函数来获得这个值。

分配:shmget
`第一个参数是一个整型的键,用于指定要创建的段。无关的进程可以通过指定同一个键来访问同一段共享内存。
`使用常量IPC_PRIVATE作为第一个参数,可以避免键的冲突。
`第二个参数是分配的段的大小(字节数)。实际分配的字节数会舍弃多余部分到页大小的整数倍。
`第三个参数是位标志,用来表示创建的选项。
``IPC_CREATE:表明要创建新的共享内存空间。
``IPC_EXCL:总是和上一个标志一起使用。如果指定键的共享内存段已经存在,这个标志会导致调用失败;如果没有指定这个标志,调用会返回已经占用这个键的共享内存段。
``模式标志:9个bit的标志,和系统的文件权限使用相同的标志,不过执行标志无效。这些标志定义在<sys/stat.h>中。
`返回值是新创建的或者取得的内存段的标志符(SHMID)。

连接:shmat
`第一个参数是由shmget得到的标志符(SHMID)。
`第二个参数是指向你想要映射到的本进程的地址空间的指针。如果指定NULL,Linux负责选择一个可用的地址。

/*****************************************
* name : shm_a.c
* author : cyher
* date : 2008-8-6
* description : 进程a,共享内存通信
*****************************************/

  1. #include <sys/ipc.h> 
  2. #include <sys/shm.h> 
  3. #include <sys/types.h> 
  4. #include <stdio.h> 
  5. #include <stdlib.h> 
  6. #include <string.h> 
  7. #include <time.h> 
  8. #include <unistd.h> 
  9.  
  10. int main() 
  11.     int oflag,id; 
  12.     char *ptr; 
  13.     char buf[512]; 
  14.     size_t length=512; 
  15.     time_t t; 
  16.     
  17.     oflag = 0644|IPC_CREAT; 
  18.     id = shmget(ftok("/home/cyher/workspace/c/star",89),length,oflag); 
  19.     if((ptr = shmat(id,NULL,0)) == (void *) -1) 
  20.     { 
  21.         perror("shmat"); 
  22.         exit(1); 
  23.     } 
  24.     while(1) 
  25.     { 
  26.         t=time(NULL); 
  27.         memset(buf,0,512); 
  28.         memcpy(buf,ptr,512); 
  29.         printf("%s",buf); 
  30.         sprintf(ptr,"time: %s pid: [%d]\n",asctime(localtime(&t)),getpid()); 
  31.         sleep(5); 
  32.     } 

/*****************************************
* name : shm_b.c
* author : cyher
* date : 2008-8-6
* description : 进程b,共享内存通信
*****************************************/

  1. #include <sys/ipc.h> 
  2. #include <sys/shm.h> 
  3. #include <sys/types.h> 
  4. #include <stdio.h> 
  5. #include <stdlib.h> 
  6. #include <string.h> 
  7. #include <time.h> 
  8. #include <unistd.h> 
  9.  
  10. int main() 
  11.     int oflag,id; 
  12.     char *ptr; 
  13.     char buf[512]; 
  14.     size_t length=512; 
  15.     time_t t; 
  16.     
  17.     oflag = 0644|IPC_CREAT; 
  18.     id = shmget(ftok("/home/cyher/workspace/c/star",89),length,oflag); 
  19.     if((ptr = shmat(id,NULL,0)) == (void *) -1) 
  20.     { 
  21.         perror("shmat"); 
  22.         exit(1); 
  23.     } 
  24.     while(1) 
  25.     { 
  26.         sleep(5); 
  27.         t=time(NULL); 
  28.         memset(buf,0,512); 
  29.         memcpy(buf,ptr,512); 
  30.         printf("%s",buf); 
  31.         sprintf(ptr,"time: %s pid: [%d]\n",asctime(localtime(&t)),getpid()); 
  32.     } 

要使用共享内存,应该有如下步骤:
1.开辟一块共享内存 shmget()
2.允许本进程使用共某块共享内存 shmat()
3.写入/读出
4.禁止本进程使用这块共享内存 shmdt()
5.删除这块共享内存 shmctl()或者命令行下ipcrm

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
注意:
1)pathname一定要在系统中存在
2)pathname一定是使用进程能够访问的
3)proj_id是一个1-255之间的一个整数值,典型的值是一个ASCII值。
当成功执行的时候,一个key_t值将会被返回,否则-1被返回。我们可以使用errno来确定具体的错误信息如果我们很懒惰的话,不妨就使用perror函数来答应对应的出错字符信息。

ftok()。它有两个参数,一个是字符串,一个是字符。字符串一般用当前进程的程序名,字符一般用来标记这个标识符所标识的共享内存是这个进程所开辟的第几个共享内存。ftok()会返回一个key_t型的值,也就是计算出来的标识符的值。

  1. shmkey = ftok( "mcut" , 'a' ); // 计算标识符 

操作共享内存,我们用到了下面的函数

  1. #include <sys/types.h> 
  2. #include <sys/ipc.h> 
  3. #include <sys/shm.h> 
  4.  
  5. int shmget( key_t shmkey , int shmsiz , int flag ); 
  6. void *shmat( int shmid , char *shmaddr , int shmflag ); 
  7. int shmdt( char *shmaddr ); 

shmget()是用来开辟/指向一块共享内存的函数。参数定义如下:
key_t shmkey 是这块共享内存的标识符。如果是父子关系的进程间通信的话,这个标识符用IPC_PRIVATE来代替。但是刚才我们的两个进程没有任何关系,所以就用ftok()算出来一个标识符使用了。
int shmsiz 是这块内存的大小.
int flag 是这块内存的模式(mode)以及权限标识。
模式可取如下值: 新建:IPC_CREAT
使用已开辟的内存:IPC_ALLOC
如果标识符以存在,则返回错误值:IPC_EXCL
然后将“模式” 和“权限标识”进行“或”运算,做为第三个参数。
如: IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666
这个函数成功时返回共享内存的ID,失败时返回-1。

  1. // shmid开辟共享内存 
  2. shmid = shmget( shmkey , sizeof(in_data) , IPC_CREAT | 0666 ) ; 

shmat()是用来允许本进程访问一块共享内存的函数。


int shmid是那块共享内存的ID。
char *shmaddr是共享内存的起始地址
int shmflag是本进程对该内存的操作模式。如果是SHM_RDONLY的话,就是只读模式。其它的是读写模式
成功时,这个函数返回共享内存的起始地址。失败时返回-1。

  1. char *head , *pos , 
  2. head = pos = shmat( shmid , 0 , 0 ); 
  3. // 允许本进程使用这块共享内存 

shmdt()与shmat()相反,是用来禁止本进程访问一块共享内存的函数。


参数char *shmaddr是那块共享内存的起始地址。
成功时返回0。失败时返回-1。

shmdt( head ); // 禁止本进程使用这块内存

此外,还有一个用来控制共享内存的shmctl()函数如下:

  1. #include <sys/types.h> 
  2. #include <sys/ipc.h> 
  3. #include <sys/shm.h> 
  4.  
  5. int shmctl( int shmid , int cmd , struct shmid_ds *buf ); 

int shmid是共享内存的ID。
int cmd是控制命令,可取值如下:
IPC_STAT 得到共享内存的状态
IPC_SET 改变共享内存的状态
IPC_RMID 删除共享内存
struct shmid_ds *buf是一个结构体指针。IPC_STAT的时候,取得的状态放在这个结构体中。如果要改变共享内存的状态,用这个结构体指定。
返回值: 成功:0
失败:-1

shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);

刚才我们的mpaste.c程序中还可以加入这样几句。

struct shmid_ds buf;
... ...
shmctl( shmid , IPC_STAT , &buf ); // 取得共享内存的状态
... ...
shmctl( shmid , IPC_RMID , &buf ); // 删除共享内存

注意:在使用共享内存,结束程序退出后。如果你没在程序中用shmctl()删除共享内存的话,一定要在命令行下用ipcrm命令删除这块共享内存。你要是不管的话,它就一直在那儿放着了。
简单解释一下ipcs命令和ipcrm命令。

取得ipc信息:
ipcs [-m|-q|-s]
-m 输出有关共享内存(shared memory)的信息
-q 输出有关信息队列(message queue)的信息
-s 输出有关“遮断器”(semaphore)的信息
%ipcs -m

删除ipc
ipcrm -m|-q|-s shm_id
%ipcrm -m 105

例如,我们在以0x12345678为KEY创建了一个共享内存,可以直接使用ipcrm -M 0x12345678来删除共享内存区域。

(wmlibx)
本站文章除注明转载外,均为本站原创或编译欢迎任何形式的转载,但请务必注明出处,尊重他人劳动,同学习共成长。转载请注明:文章转载自:罗索实验室 [http://www1.rosoo.net/a/201107/14710.html]
本文出处:百度博客 作者:wmlibx
顶一下
(1)
100%
踩一下
(0)
0%
------分隔线----------------------------
发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片
栏目列表
将本文分享到微信
织梦二维码生成器
推荐内容