Linux下基于POSIX标准的共享内存操作示例

对于进程间通信，之前一直是用管道进行实现。比如父子进程间使用pipe，无血缘关系的进程可以使用fifo。从来没有想过使用共享内存，为什么呢？大家还记得这本书吧《Unix环境高级编程》，上面讲解了关于共享内存的操作，说实话，太麻烦了，真的不好用（有好多繁杂的接口，比如shmget, shmat,shmdt,chmctl等）。现在好了，基于POSIX标准的共享内存操作变得及其简单，总共就几个接口可供调用，已经变得像操作普通文件一样简单！

       新的标准的接口如下：

       POSIX 为创建、映射、同步和取消共享内存段提供五个入口点：

• shm_open()：创建共享内存段或连接到现有的已命名内存段。这个系统调用返回一个文件描述符。

• shm_unlink()：根据（shm_open() 返回的）文件描述符，删除共享内存段。实际上，这个内存段直到访问它的所有进程都退出时才会删除，这与在 UNIX 中删除文件很相似。但是，调用 shm_unlink() （通常由原来创建共享内存段的进程调用）之后，其他进程就无法访问这个内存段了。

• mmap()：把共享内存段映射到进程的内存。这个系统调用需要 shm_open() 返回的文件描述符，它返回指向内存的指针。（在某些情况下，还可以把一般文件或另一个设备的文件描述符映射到内存。对这些操作的讨论超出了本文的范围；具体方法请查阅操作系统的 mmap() 文档。）

• munmap()：作用与 mmap() 相反。

• msync()：用来让共享内存段与文件系统同步 ― 当把文件映射到内存时，这种技术有用。

使用共享内存的过程是，用 shm_open() 创建内存段，用 write() 或 ftruncate() 设置它的大小，用 mmap() 把它映射到进程内存，执行其他参与者需要的操作。当使用完时，原来的进程调用 munmap() 和 shm_unlink()，然后退出。

     怎么样？简单吧，就像文件操作一样，打开，映射得到一个指针，对指针操作，然后撤销映射，关闭！

     下面给出两段示例代码，以示用来进行无血缘关系的进程间通信

   #include <sys/file.h>
 6 #include <sys/mman.h>
 7 #include <fcntl.h>
 8 #include <sys/stat.h>
 9 #include <sys/wait.h>
10 #include "util.h"
11
12 void error_and_die(constchar *msg) {
13     perror(msg);
14     exit(EXIT_FAILURE);
15 }
16
17 int main()
18 {
19     int ret;
20     constsize_t region_size = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
21     constchar *string = "This is a test for share memory!/n";
22     int fd = shm_open(SHARE_MEMORY, O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR, 0666);
23     if (-1 == fd)
24     {
25         error_and_die("shm_open");
26     }
27
28     ret = ftruncate(fd, region_size);
29     if (ret)
30     {
31         error_and_die("ftruncate");
32     }
33
34     void *ptr = mmap(0, region_size, PROT_READ | PROT_WRITE , MAP_SHARED, fd, 0);
35     if (ptr == MAP_FAILED)
36     {
37         error_and_die("mmap");
38     }
39
40     close(fd);
41     //*(int *)ptr = 0x55aa;
42     memcpy(ptr, string, (strlen(string) + 1));
43
44     sleep(10);
45
46     ret = munmap(ptr, region_size);
47     if (ret)
48         error_and_die("munmap");
49
50     ret = shm_unlink(SHARE_MEMORY);
51     if (ret)
52         error_and_die("shm_unlink");
53     return 0;
54
55
56 }

#include <sys/file.h> 6 #include <sys/mman.h> 7 #include <fcntl.h> 8 #include <sys/stat.h> 9 #include <sys/wait.h> 10 #include "util.h" 11 12 void error_and_die(const char *msg) { 13 perror(msg); 14 exit(EXIT_FAILURE); 15 } 16 17 int main() 18 { 19 int ret; 20 const size_t region_size = sysconf(_SC_PAGE_SIZE); 21 const char *string = "This is a test for share memory!/n"; 22 int fd = shm_open(SHARE_MEMORY, O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR, 0666); 23 if (-1 == fd) 24 { 25 error_and_die("shm_open"); 26 } 27 28 ret = ftruncate(fd, region_size); 29 if (ret) 30 { 31 error_and_die("ftruncate"); 32 } 33 34 void *ptr = mmap(0, region_size, PROT_READ | PROT_WRITE , MAP_SHARED, fd, 0); 35 if (ptr == MAP_FAILED) 36 { 37 error_and_die("mmap"); 38 } 39 40 close(fd); 41 //*(int *)ptr = 0x55aa; 42 memcpy(ptr, string, (strlen(string) + 1)); 43 44 sleep(10); 45 46 ret = munmap(ptr, region_size); 47 if (ret) 48 error_and_die("munmap"); 49 50 ret = shm_unlink(SHARE_MEMORY); 51 if (ret) 52 error_and_die("shm_unlink"); 53 return 0; 54 55 56 }

1 #include <stdio.h>
  2 #include <string.h>
  3 #include <stdlib.h>
  4 #include <unistd.h>
  5 #include <sys/file.h>
  6 #include <sys/mman.h>
  7 #include <fcntl.h>
  8 #include <sys/stat.h>
  9 #include <sys/wait.h>
 10 #include "util.h"
 11
 12 void error_and_die(constchar *msg) {
 13     perror(msg);
 14     exit(EXIT_FAILURE);
 15 }
 16
 17 int main()
 18 {
 19     int ret;
 20     constsize_t region_size = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
 21     int fd = shm_open(SHARE_MEMORY, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
 22     if (-1 == fd)
 23     {
 24         error_and_die("shm_open");
 25     }
 26
 27     ret = ftruncate(fd, region_size);
 28     if (ret)
 29     {
 30         error_and_die("ftruncate");
 31     }
 32
 33     void *ptr = mmap(0, region_size, PROT_READ | PROT_WRITE , MAP_SHARED, fd, 0);
 34     if (ptr == MAP_FAILED)
 35     {
 36         error_and_die("mmap");
 37     }
 38
 39     close(fd);
 40
 41
 42     printf("%s", (char *)ptr);
 43     ret = munmap(ptr, region_size);
 44     if (ret)
 45         error_and_die("munmap");
 46
 47     ret = shm_unlink(SHARE_MEMORY);
 48     if (ret)
 49         error_and_die("shm_unlink");
 50
 51     return 0;
 52 }

1 #include <stdio.h> 2 #include <string.h> 3 #include <stdlib.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include <sys/file.h> 6 #include <sys/mman.h> 7 #include <fcntl.h> 8 #include <sys/stat.h> 9 #include <sys/wait.h> 10 #include "util.h" 11 12 void error_and_die(const char *msg) { 13 perror(msg); 14 exit(EXIT_FAILURE); 15 } 16 17 int main() 18 { 19 int ret; 20 const size_t region_size = sysconf(_SC_PAGE_SIZE); 21 int fd = shm_open(SHARE_MEMORY, O_CREAT | O_RDWR, 0666); 22 if (-1 == fd) 23 { 24 error_and_die("shm_open"); 25 } 26 27 ret = ftruncate(fd, region_size); 28 if (ret) 29 { 30 error_and_die("ftruncate"); 31 } 32 33 void *ptr = mmap(0, region_size, PROT_READ | PROT_WRITE , MAP_SHARED, fd, 0); 34 if (ptr == MAP_FAILED) 35 { 36 error_and_die("mmap"); 37 } 38 39 close(fd); 40 41 42 printf("%s", (char *)ptr); 43 ret = munmap(ptr, region_size); 44 if (ret) 45 error_and_die("munmap"); 46 47 ret = shm_unlink(SHARE_MEMORY); 48 if (ret) 49 error_and_die("shm_unlink"); 50 51 return 0; 52 }

代码很简单，唯一注意的地方是，第二个文件中shm_open的时候O_TUNC参数要去掉，否则内存又被截断为0，读不到东西的。