Linux系統編程 —共享內存之mmap

共享內存概念

共享內存是通訊效率最高的IPC方式，由於進程能夠直接讀寫內存，而無需進行數據的拷備。可是它沒有自帶同步機制，須要配合信號量等方式來進行同步。

共享內存被建立之後，同一塊物理內存被映射到了多個進程地址空間，當有一個進程修改了共享內存的數據，其他的進程都可看見所修改的內容，反之亦然。

mmap函數

函數原型：

void *mmap(void *adrr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

返回值：

成功：返回建立的映射區首地址；

失敗：返回MAP_FAILED

具體參數含義：

addr：指向映射區的首地址，這是由系統內核所決定的，通常設爲NULL；

length：欲建立的映射區大小；

prot：映射區的權限，通常有以下幾種：

PROT_EXEC 映射區域可被執行

PROT_READ 映射區域可被讀取

PROT_WRITE 映射區域可被寫入

PROT_NONE 映射區域不能存取

flags：指映射區的標誌位，MAP_FIXED與MAP_PRIVATE必須選擇一個：

MAP_FIXED：對映射區所做的修改會反映到物理設備，但須要調用msync()或者munmap()；

MAP_PRIVATE：對映射區所做的修改不會反映到物理設備。

fd：建立的映射區的文件描述符；

offset：被映射文件的偏移量，通常設爲0，表示從頭開始映射。

mumap函數

函數原型：

int munmap(void *addr, size_t length);

函數做用：

如同malloc以後須要free同樣，mmap調用建立的映射區使用完畢以後，須要調用munmap去釋放。

例程

寫進程：

1#include <stdio.h>
 2#include <sys/mman.h>
 3#include <sys/types.h>
 4#include <sys/stat.h>
 5#include <fcntl.h>
 6#include <unistd.h>
 7#include <string.h>
 8
 9typedef struct
10{
11    int id;
12    char name[20];
13    char gender;
14}stu;
15
16int main(int argc, char *argv[])
17{
18    stu *p = NULL;
19    int fd = 0;
20    stu student = {10, "harry", 'm'};
21
22    if (argc < 2) {
23        printf("useage: ./a.out file\n");
24        return -1;
25    }
26
27    fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, 0664);
28    if (fd == -1) {
29        printf("ERROR: open failed!\n");
30        return -1;
31    }
32    ftruncate(fd, sizeof(stu));
33
34    p = mmap(NULL, sizeof(stu), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
35    if (p == MAP_FAILED) {
36        printf("ERROR: mmap failed!\n");
37        return -1;
38    }
39
40    close(fd);
41
42    while (1) {
43        memcpy(p, &student, sizeof(stu));
44        student.id++;
45        sleep(2);
46    }
47    munmap(p, sizeof(stu));
48
49    return 0;
50}

讀進程：

1#include <stdio.h>
 2#include <sys/mman.h>
 3#include <sys/types.h>
 4#include <sys/stat.h>
 5#include <fcntl.h>
 6#include <unistd.h>
 7
 8typedef struct
 9{
10    int id;
11    char name[20];
12    char gender;
13}stu;
14
15int main(int argc, char *argv[])
16{
17    stu *p = NULL;
18    int fd = 0;
19
20    if (argc < 2) {
21        printf("useage: ./a.out file\n");
22        return -1;
23    }
24
25    fd = open(argv[1], O_RDONLY);
26    if (fd == -1) {
27        printf("ERROR: open failed!\n");
28        return -1;
29    }
30
31    p = mmap(NULL, sizeof(stu), PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
32    if (p == MAP_FAILED) {
33        printf("ERROR: mmap failed!\n");
34        return -1;
35    }
36
37    close(fd);
38
39    while (1) {
40        printf("id = %d, name = %s, gender = %c\n", p->id, p->name, p->gender);
41        sleep(2);
42    }
43
44    munmap(p, sizeof(stu));
45
46    return 0;
47}

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