【lesson46】进程通信之system V(共享内存)
文章目录
- 共享内存通信原理
- 用共享内存通信
-
- shmServer.cc
- shmClient.cc
- 完整通信代码
-
- common.hpp
- Log.hpp
- shmServer.cc
- shmClient.cc
- 通信测试
- 共享内存借助管道添加访问控制
-
- common.hpp
- shmServer.cc
- shmClient.cc
共享内存通信原理
两个进程将一块system V的物理地址通过页表映射到自己的进程地址空间中。
具体点：
共享内存的建立
共享内存提供者是OS
那么OS要不要管理共享内存？
当然要—>先描述，再组织----->重新理解共享内存：
共享内存 = 共享内存块 + 共享内存的内核数据结构
用共享内存通信
创建两个文件：
shmServer.cc:读取数据
shmClient.cc:写入数据
shmServer.cc
1.创建key值
fotk参数：
pathname：随便写一个固定的路径，主要是为了生成唯一key值标识共享内存。
proj_id:也是随便写一个值，目的pathname一样。
2.创建共享内存
参数key：通过唯一key值创建内存并且共享内存以key编号
参数size:要申请的字节共享内存大小
参数shmflg：
返回值：
成功返回用户层用来唯一表示共享内存的shmid
3.挂接共享内存到进程地址空间的共享区
参数shmid：用户层共享内存的唯一标识
参数shmaddr：
参数shmflg：
返回值：
4.通信逻辑之后实现，先把其它逻辑走通。
5.通信结束，共享内存去挂接
参数shmaddr：之前挂接的共享内存地址
返回值：
6.删除共享内存
参数shmid：共享内存用户层编号
参数cmd：
参数buf：
返回值：
通信逻辑的实现：
我们直接输出共享内存中的数据即可。
shmClient.cc
1.获取key值
2.获取共享内存
3.挂接共享内存到进程地址空间的共享区
4.开始通信，通信逻辑之后再实现
5.共享内存去挂接
这里不用删除共享空间，因为共享空间不是这个进程创建的。
通信逻辑：
我们直接向共享内存写数据。
完整通信代码
common.hpp
#pragma once
#include Log.hpp
#pragma once
#include shmServer.cc
#include "common.hpp"
std::string TransToHex(key_t k)
{
char buffer[32];
snprintf(buffer, sizeof buffer, "0x%x", k);
return buffer;
}
int main()
{
// 1.创建key值
key_t key = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID);
if (key == -1)
{
perror("ftok");
exit(1);
}
Log("create key success", DEBUG) << " server key : " << TransToHex(key) << std::endl;
//sleep(10);
// 2.创建共享内存
int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
if (shmid == -1)
{
perror("shget");
exit(2);
}
Log("create shm success", DEBUG) << " shm id : " << shmid << std::endl;
//sleep(10);
// 3.挂接共享内存的地址，到进程地址空间
char *shmaddress = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
if (shmaddress == (char *)((void *)-1))
{
perror("shmat");
exit(3);
}
Log("attach shm success", DEBUG) << " shm address : " << (int)*shmaddress << std::endl;
//sleep(10);
// 4.进行通信的逻辑
//Server读取数据
while(true)
{
printf("%s\n",shmaddress);
if(strcmp(shmaddress,"quit") == 0)
{
break;
}
sleep(1);
}
// 5.去挂接
int shmdt_res = shmdt((void*)shmaddress);
if(shmdt_res == -1)
{
perror("shmdt");
exit(4);
}
Log("unattach shm success", DEBUG) << " shm res : " << shmdt_res << std::endl;
//sleep(10);
//6.删除共享内存,IPC_RMID表示即便是有进程和当下的shm挂接，依旧删除共享内存
int shmctl_res = shmctl(shmid,IPC_RMID,nullptr);
if(shmctl_res == -1)
{
perror("shmctl");
exit(5);
}
Log("shmctl shm success", DEBUG) << " shmctl res : " << shmctl_res << std::endl;
//sleep(10);
return 0;
}
shmClient.cc
#include "common.hpp"
std::string TransToHex(key_t k)
{
char buffer[32];
snprintf(buffer, sizeof buffer, "0x%x", k);
return buffer;
}
int main()
{
// 1.获取key值
key_t key = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID);
if (key == -1)
{
perror("ftok");
exit(1);
}
Log("create key success", DEBUG) << " server key : " << TransToHex(key) << std::endl;
//sleep(10);
// 2.获取共享内存
int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, 0);
if (shmid == -1)
{
perror("shget");
exit(2);
}
Log("create shm success", DEBUG) << " shm id : " << shmid << std::endl;
//sleep(10);
// 3.挂接共享内存
char *shmaddress = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
if (shmaddress == (char *)((void *)-1))
{
perror("shmat");
exit(3);
}
Log("attach shm success", DEBUG) << " shm address : " << *shmaddress << std::endl;
//sleep(10);
// 4.通信逻辑
// clinent写入数据
char c = 'a';
for (; c <= 'z'; c++)
{
snprintf(shmaddress, SHM_SIZE - 1,
"hello server, 我是其他进程,我的pid: %d, inc: %c\n",
getpid(), c);
sleep(1);
}
snprintf(shmaddress,SHM_SIZE-1,"quit");
// 5.去挂接
int shmdt_res = shmdt((void *)shmaddress);
if (shmdt_res == -1)
{
perror("shmdt");
exit(4);
}
Log("unattach shm success", DEBUG) << " shm res : " << shmdt_res << std::endl;
//sleep(10);
return 0;
}
通信测试
我们可以看到server端在client还没有写入数据是就一直读取内容。
在client端运行起来后，也还在读取数据。
client端写入数据结束后，再写入quit指令，server端随之退出。
这里我们能看到system V缺乏访问控制。
那么我们能添加访问控制吗？可以
共享内存借助管道添加访问控制
common.hpp
#pragma once
#include shmServer.cc
#include "common.hpp"
// 对应的程序，在加载的时候，会自动构建全局变量，自动调用构造函数 -- 创建管道文件
// 程序退出的时候，全局变量会被析构，自动调用析构函数-----删除管道文件
Init init;
std::string TransToHex(key_t k)
{
char buffer[32];
snprintf(buffer, sizeof buffer, "0x%x", k);
return buffer;
}
int main()
{
// 1.创建key值
key_t key = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID);
if (key == -1)
{
perror("ftok");
exit(1);
}
Log("create key success", DEBUG) << " server key : " << TransToHex(key) << std::endl;
//sleep(10);
// 2.创建共享内存
int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
if (shmid == -1)
{
perror("shget");
exit(2);
}
Log("create shm success", DEBUG) << " shm id : " << shmid << std::endl;
//sleep(10);
// 3.挂接共享内存的地址，到进程地址空间
char *shmaddress = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
if (shmaddress == (char *)((void *)-1))
{
perror("shmat");
exit(3);
}
Log("attach shm success", DEBUG) << " shm address : " << (int)*shmaddress << std::endl;
//sleep(10);
// 4.进行通信的逻辑
//Server读取数据
/* int fd = OpenFifo(FIFO_NAME,READ);
while(true)
{
Wait(fd);
printf("%s\n",shmaddress);
if(strcmp(shmaddress,"quit") == 0)
{
break;
}
sleep(1);
}
CloseFifo(fd); */
//shift alt a 注释指令
while(true)
{
printf("%s\n",shmaddress);
if(strcmp(shmaddress,"quit") == 0)
{
break;
}
sleep(1);
}
// 5.去挂接
int shmdt_res = shmdt((void*)shmaddress);
if(shmdt_res == -1)
{
perror("shmdt");
exit(4);
}
Log("unattach shm success", DEBUG) << " shm res : " << shmdt_res << std::endl;
//sleep(10);
//6.删除共享内存,IPC_RMID表示即便是有进程和当下的shm挂接，依旧删除共享内存
int shmctl_res = shmctl(shmid,IPC_RMID,nullptr);
if(shmctl_res == -1)
{
perror("shmctl");
exit(5);
}
Log("shmctl shm success", DEBUG) << " shmctl res : " << shmctl_res << std::endl;
//sleep(10);
return 0;
}
shmClient.cc
#include "common.hpp"
std::string TransToHex(key_t k)
{
char buffer[32];
snprintf(buffer, sizeof buffer, "0x%x", k);
return buffer;
}
int main()
{
// 1.获取key值
key_t key = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID);
if (key == -1)
{
perror("ftok");
exit(1);
}
Log("create key success", DEBUG) << " server key : " << TransToHex(key) << std::endl;
//sleep(10);
// 2.获取共享内存
int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, 0);
if (shmid == -1)
{
perror("shget");
exit(2);
}
Log("create shm success", DEBUG) << " shm id : " << shmid << std::endl;
//sleep(10);
// 3.挂接共享内存
char *shmaddress = (char *)shmat(shmid, nullptr, 0);
if (shmaddress == (char *)((void *)-1))
{
perror("shmat");
exit(3);
}
Log("attach shm success", DEBUG) << " shm address : " << *shmaddress << std::endl;
//sleep(10);
// 4.通信逻辑
// clinent写入数据
/* int fd = OpenFifo(FIFO_NAME,WRITE);
while(true)
{
ssize_t n = read(0,shmaddress,SHM_SIZE-1);
if(n > 0)
{
shmaddress[n-1] = 0;
Signal(fd);
if(strcmp(shmaddress,"quit") == 0)
{
break;
}
}
else if(n == 0)
{
break;
}
else
{
perror("read");
}
}
CloseFifo(fd); */
char c = 'a';
for (; c <= 'z'; c++)
{
snprintf(shmaddress, SHM_SIZE - 1,
"hello server, 我是其他进程,我的pid: %d, inc: %c\n",
getpid(), c);
sleep(1);
}
snprintf(shmaddress,SHM_SIZE-1,"quit");
// 5.去挂接
int shmdt_res = shmdt((void *)shmaddress);
if (shmdt_res == -1)
{
perror("shmdt");
exit(4);
}
Log("unattach shm success", DEBUG) << " shm res : " << shmdt_res << std::endl;
//sleep(10);
return 0;
}
Log.hpp和之前一样，这里就不再写一遍。
附加：
Linux下查看共享内存：
ipcs -m
Linux下手动删除共享内存：
ipcrm -m(shimd)
Linux下循环查看共享内存脚本：
while :; do ipcs -m; sleep 1; done