Linux—进程间通信—共享内存详解

1. 共享内存原理

1. 首先在物理内存当中创建一块物理内存
2. 不同的进程通过页表映射，将同一块物理内存映射到自己的虚拟地址空间
3. 不同的进程，操作进程虚拟地址，通过页表的映射，就相当于操作同一块内存，从而完成数据的交换
4. 具体图示：
   

2. 创建共享内存

• 创建共享内存函数
  int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg ) ;
  
  key：共享内存的标识符，用来标识一块共享内存，在操作系统当中，共享内存的标识符是不能重复的， 可以直接给32位的16进制数字。
  size：共享内存的大小
  shmflg：

        IPC_CREAT：如果key标识的共享内存不存在，则创建
        IPC_EXCL | IPC_CREAT：如果key标识共享内存存在，则报错
        权限：按位或8进制数字 0664 （这是共享内存的读写属性）
  

  返回值：-1：失败了
  小于0：则成功，返回的是，共享内存的操作句柄，后续是通过操作句柄来进行操作共享内存的

3. 查看共享内存

• 命令：ipca -m
• 查看介绍
  
• 共享内存的生命周期跟随操作系统的内核

4. 附加共享内存到进程

• 附加共享内存到进程相关函数
  void *shmat ( int shmid, const void * shmaddr，int shmflg)；
  
  shmid:共享内存操作句柄，shmget的返回值
  shmaddr：将共享内存附加到shmaddr，一般情况下，都不会自己去指定映射到共享区当中的那一段虚拟地址，而是传递NULL值，让操作系统去选择。
  shmflg：

        标志将共享内存附加到进程以后，进程对共享内存的读写属性 
        0：读写         
        SHM_RDONLY ：只读
  

  返回值：[附加成功]：返回值为附加到虚拟进程中的虚拟地址。 [附加失败]：NULL

• 分离共享内存
  int shmdt(const void *shmaddr)；
  shmaddr： 刚附加的时候，返回共享区的地址

• 共享内存操作函数
  int fcntl(int fd，int cmd，…)
  int shmctl (int shmid，int cmd，struct shmid_ds *buf )；
  shmid：共享内存操作句柄
  cmd：

       IPC_STAT ：获取共享内存参数
       IPC_SET ：设置共享内存属性
       IPC_RMID ：删除共享内存
  

  struct shmid_ds ：共享内存属性对应的结构体 ，删除时可以用NULL代替
  

5. 代码验证接口

1. 首先是常见一个写进程，往共享内存当中写入内容

#include 
#include 
#include 
#include 

#define KEY 0x77777777

int main()
{
     
    int shmid = shmget(KEY, 1024, IPC_CREAT | 0664);//创建共享内存
    if(shmid < 0)
    {
     
        perror("shmget");
        return 0;
    }

    //附加到当前的进程
    void* addr = shmat(shmid, NULL, 0);
    if(addr == NULL)
    {
     
        perror("shmat");
        return 0; 
    }

    //往共享内存写当中写
    sprintf((char*)addr, "%s", "i am process");
    shmdt(addr);
    return 0;
}

2. 之后再创建一个读进程，从共享内存当中读

#include 
#include 
#include 

#define KEY 0x77777777

int main()
{
     
    int shmid = shmget(KEY, 1024, IPC_CREAT | 0664);
    if(shmid < 0)
    {
     
        perror("shmget");
        return 0;
    }

    //附加到当前的进程
    
    void* addr = shmat(shmid, NULL, 0);
    if(addr == NULL)
    {
     
        perror("shmat");
        return 0; 
    }
    printf("addr : %s\n", (char*)addr);
    shmdt(addr);
    return 0;
}

运行结果：

6. 共享内存特性

1. 共享内存读取数据的时候，是采用拷贝的方式，而不是类似于管道的方式，将数据读走，也就是数据读过之后，数据还存在。
2. 共享内存写的时候，采用覆盖写的方式。
3. 如果删除了一个被进程附加的共享内存：

• 当前共享内存的标识符会被改变成0x00000000 ，并且共享内存的状态会变成dest(destroy)
• 我们通过ipsc -m这个命令可以查看到当前被删除共享内存的信息，说明被操作系统内核，描述该共享内存的结构体没有被释放，但是共享内存使用的空间已经被释放了，所以，附加进程如果再次操作共享内存，则有崩溃的风险
  

4. 共享内存被创建以后，一直存在于内核当中，直到被删除或者系统关闭，并且读取后，内容仍然在其共享内存当中。