【进程】进程通信-共享内存

共享内存

  共享内存是系统出于多个进程之间通讯的考虑,而预留的的一块内存区。在/proc/sys/kernel/目录下,记录着共享内存的一些限制,如一 个共享内存区的最大字节数shmmax,系统范围内最大共享内存区标识符数shmmni等,可以手工对其调整,但不推荐这样做。

 

应用

  共享内存的使用,主要有以下几个API:ftok()、shmget()、shmat()、shmdt()及shmctl()。

 

ftok()

 

  用ftok()函数获得一个ID号.

  应用说明:

  在IPC中,我们经常用用key_t的值来创建或者打开信号量,共享内存和消息队列。

  函数原型:

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

 

   Keys:

  1. pathname一定要在系统中存在并且进程能够访问的
  2. 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strerror(errno)来确定具体的错误信息。

  考虑到应用系统可能在不同的主机上应用,可以直接定义一个key,而不用ftok获得:

#define IPCKEY 0x344378

 

shmget()

 

  shmget()用来开辟/指向一块共享内存的函数

  应用说明:
  shmget()用来获得共享内存区域的ID,如果不存在指定的共享区域就创建相应的区域。

 

  函数原型:

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

  key_t key 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。

如果两个进程没有任何关系,所以就用ftok()算出来一个标识符(或者自己定义一个)使用了。

int size 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:        

  • IPC_CREAT 新建(如果已创建则返回目前共享内存的id)
  • IPC_EXCL   与IPC_CREAT结合使用,如果已创建则则返回错误

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 | 0640   

  例子中的0666为权限标识,4/2/1 分别表示读/写/执行3种权限,第一个0是UID,第一个6(4+2)表示拥有者的权限,第二个4表示同组权限,第3个0表示他人的权限。
  这个函数成功时返回共享内存的ID,失败时返回-1。

 

  注意事项:

  创建共享内存时,shmflg参数至少需要 IPC_CREAT | IPC_EXCL权限标识,如果只有IPC_CREAT 则申请的地址都是k=0xffffffff,不能使用;
  获取已创建的共享内存时,shmflg不要用IPC_CREAT(只能用创建共享内存时的权限标识,如0640),否则在某些情况下,比如用ipcrm删除 共享内存后,用该函数并用IPC_CREAT参数获取一次共享内存(当然,获取失败),则即使再次创建共享内存也不能成功,此时必须更改key来重建共享 内存。

 

 shmat()

 

  shmat()将这个内存区映射到本进程的虚拟地址空间。

  函数原型:

void    *shmat( int shmid , char *shmaddr , int shmflag );

  

  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,如果shmaddr为0,内核会把共享内存映像到调用进程的地址空间中选定位置;如果shmaddr不为0,内核会把共享内存映像到shmaddr指定的位置。所以一般把shmaddr设为0。
  • 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。

 

 shmdt()

 

   shmdt()函数删除本进程对这块内存的使用,shmdt()与shmat()相反,是用来禁止本进程访问一块共享内存的函数。

函数原型:

int shmdt( char *shmaddr );

 

  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。

 

shmctl()

 

  shmctl() 控制对这块共享内存的使用

  函数原型:

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

 

共享内存示例

 1 #include <sys/ipc.h>
 2 #include <sys/shm.h>
 3 #include <string.h>
 4 #include <stdio.h>
 5 #include <stdlib.h>
 6 
 7 #define IPCKEY 0x366378
 8 
 9 typedef struct
10 {
11     char agen[10];
12     unsigned char file_no;
13 } st_setting;
14 
15 int main(int argc, char** argv)
16 { 
17     int shm_id;
18     key_t key;
19     st_setting *p_setting;
20 
21     //首先检查共享内存是否存在,存在则先删除
22     shm_id = shmget(IPCKEY ,1028,0640); //得到共享内存,内存大小,权限位 
23     if(shm_id != -1)//共享内存存在
24     {
25         p_setting = (st_setting*)shmat(shm_id,NULL,0);//映射共享内存,自动完成映射
26         if ( p_setting != (void *)-1)
27         {
28             shmdt(p_setting);
29             shmctl(shm_id,IPC_RMID,0) ;
30         }
31     }
32 
33     shm_id=shmget(IPCKEY,1028,0640|IPC_CREAT|IPC_EXCL); 
34     if(shm_id==-1)
35     {
36         printf("shmget error\n");
37         return -1;
38     }
39     //将这块共享内存区附加到自己的内存段
40     p_setting=(st_setting*)shmat(shm_id,NULL,0);
41 
42     strncpy(p_setting->agen,"成鹏",10); 
43     printf( "agen:%s\n",p_setting->agen );
44 
45     p_setting->file_no = 1;
46     printf( "file_no:%d\n",p_setting->file_no );
47 
48     system("ipcs -m");//此时可看到有进程关联到共享内存的信息,nattch为1
49 
50     //将这块共享内存区从自己的内存段删除出去
51     if(shmdt(p_setting) == -1)
52         perror(" detach error ");
53 
54     system("ipcs -m");//此时可看到有进程关联到共享内存的信息,nattch为0
55 
56     //删除共享内存
57     if (shmctl( shm_id , IPC_RMID , NULL ) == -1)
58         perror(" delete error ");
59 
60     //exit(0);
61 
62 }
View Code

  

注意事项

 

  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。

 

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

 

ftok陷阱 

 

  采用ftok来生成key的情况下,如果ftok的参数pathname指定文件被删除后重建,则文件系统会赋予这个同名文件(或目录)新的i节点信息,于是这些进程所调用的ftok虽然都能正常返回,但得到的键值却并不能保证相同。

 

 

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