Linux进程间通信(System V)

2018-02-08 19:02:58来源:cnblogs.com作者:共享内存 - Lance#人点击

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共享内存 IPC 原理

共享内存进程间通信机制主要用于实现进程间大量的数据传输,下图所示为进程间使用共享内存实现大量数据传输的示意图:

共享内存是在内存中单独开辟的一段内存空间,这段内存空间有自己特有的数据结构,包括访问权限、大小和最近访问的时间等。该数据结构定义如下:

from /usr/include/linux/shm.hstruct shmid_ds {    struct ipc_perm     shm_perm;   /* operation perms 操作权限 */    int         shm_segsz;  /* size of segment (bytes) 段长度大小 */    __kernel_time_t     shm_atime;  /* last attach time 最近attach时间 */    __kernel_time_t     shm_dtime;  /* last detach time 最近detach时间 */    __kernel_time_t     shm_ctime;  /* last change time 最近change时间 */    __kernel_ipc_pid_t  shm_cpid;   /* pid of creator 创建者pid */    __kernel_ipc_pid_t  shm_lpid;   /* pid of last operator 最近操作pid */    unsigned short      shm_nattch; /* no. of current attaches */    unsigned short      shm_unused; /* compatibility */    void            *shm_unused2;   /* ditto - used by DIPC */    void            *shm_unused3;   /* unused */};

两个进程在使用此共享内存空间之前,需要在进程地址空间与共享内存空间之间建立联系,即将共享内存空间挂载到进程中。

系统对共享内存做了以下限制:

#define SHMMAX 0x2000000         /* max shared seg size (bytes) 最大共享段大小 */#define SHMMIN 1             /* min shared seg size (bytes) 最小共享段大小 */#define SHMMNI 4096          /* max num of segs system wide */#define SHMALL (SHMMAX/getpagesize()*(SHMMNI/16))#define SHMSEG SHMMNI            /* max shared segs per process */
Linux 共享内存管理

1.创建共享内存

#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>/* * 第一个参数为 key 值,一般由 ftok() 函数产生 * 第二个参数为欲创建的共享内存段大小(单位为字节) * 第三个参数用来标识共享内存段的创建标识 */int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

2.共享内存控制

#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>/* * 第一个参数为要操作的共享内存标识符 * 第二个参数为要执行的操作 * 第三个参数为 shmid_ds 结构的临时共享内存变量信息 */int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

3.映射共享内存对象

系统调用 shmat() 函数实现将一个共享内存段映射到调用进程的数据段中,并返回内存空间首地址,其函数声明如下:

#include <sys/types.h>#include <sys/shm.h>/* * 第一个参数为要操作的共享内存标识符 * 第二个参数用来指定共享内存的映射地址,非0则为此参数,为0的话由系统分配 * 第三个参数用来指定共享内存段的访问权限和映射条件 */void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

4.分离共享内存对象

在使用完毕共享内存空间后,需要使用 shmdt() 函数调用将其与当前进程分离。函数声明如下:

#include <sys/types.h>#include <sys/shm.h>/* * 参数为分配的共享内存首地址 */int shmdt(const void *shmaddr);
共享内存在父子进程间遵循的约定
1.使用 fork() 函数创建一个子进程后,该进程继承父亲进程挂载的共享内存。2.如果调用 exec() 执行一个新的程序,则所有挂载的共享内存将被自动卸载。3.如果在某个进程中调用了 exit() 函数,所有挂载的共享内存将与当前进程脱离关系。
程序实例

申请一段共享内存,父进程在首地址处存入一整数,子进程读出。

#include <stdio.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#define SHM_SIZE 1024int main(){    int shm_id, pid;    int *ptr = NULL;    /* 申请共享内存 */    shm_id = shmget((key_t)1004, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0600);    /* 映射共享内存到进程地址空间 */    ptr = (int*)shmat(shm_id, 0, 0);    printf("Attach addr is %p /n", ptr);    *ptr = 1004;    printf("The Value of Parent is : %d /n", *ptr);    if((pid=fork()) == -1){        perror("fork Err");        exit(0);    }    else if(!pid){        printf("The Value of Child is : %d /n", *ptr);        exit(0);    }else{        sleep(1);        /* 解除映射 */        shmdt(ptr);                /* 删除共享内存 */        shmctl(shm_id, IPC_RMID, 0);    }    return 0;}

输出结果:

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