Linux進程間通訊---共享內存

  • 共享內存容許多個進程共享一個給定的內存空間,進程能夠直接讀寫內存,所以是IPC中速度最快的。
  • Linux中,內核專門留出了一塊內存區做爲共享內存區,用於多個進程交換信息。須要通訊的進程將共享內存區映射到本身的私有地址空間,從而使讀寫進程地址空間就至關於讀寫內存區。使用共享內存的頭文件是#include <sys/shm.h>
  • 因爲多個進程讀寫同一塊內存區,因此須要進行同步處理,通常要和信號量聯合使用(也可以使用互斥量和記錄鎖)。
  • 共享內存段默認是32M字節。
  • 共享內存的操做流程(只使用於相關進程,即親緣進程間的通訊):
    • 建立/打開一塊共享內存區
    • 把指定的共享內存映射到進程的地址空間
    • 撤銷共享內存映射
    • 刪除共享內存對象(key表明的IPC對象)
  • 共享內存經常使用函數:
    • shmget(key, size, flag):建立新的共享內存段或者取得已有的共享內存段,函數返回共享存儲段的ID(shmid)。key標識共享內存的鍵值,兩個進程用相同的key時用shmget獲得的shmid是相同的,此時能夠訪問同一塊共享內存。size表示得到的共享內存大小。flag表示共享內存塊的訪問權限,若是想共享內存段不存在時新建一個,用IPC_CREAT與權限值作位與操做便可。
    • shmat(shmid, addr, flag):將共享存儲段映射到進程的地址空間。應當制定addr爲0,由系統選擇地址(該地址位於堆棧之間)。 flag是一組標誌位,通常也爲0。調用成功後,返回指向共享內存第一個字節的指針。
    • shmdt(addr):將進程地址空間與該共享內存段分離,使該共享內存對當前進程而言不可用。
    • shmctl(shm_id, command, buf):控制共享內存。command參數:IPC_RMID(刪除共享內存段)、IPC_STAT和IPC_SET(不經常使用)
  • 無關進程(非親緣進程)共享內存的方法:
    • 使用XSI共享存儲函數
    • 使用mmap將同一文件映射到多個進程的地址空間,爲此要使用MAP_SHARED標誌以保證:一個進程寫到存儲段,另外一個進程可見。
  • 使用共享內存的優缺點:
    • 優勢:方便,接口簡單;數據不用傳送而是直接讀寫內存,效率高;沒有無名管道那種親緣進程才能通訊的限制,適用於不相關進程通訊。
    • 缺點:須要藉助外部的同步機制
  • 共享內存的使用例子,建立兩個進程,shmwrite向共享內存寫數據,shmread從共享內存讀數據:
    • shmread進程,建立一塊共享內存段,將共享內存段映射到本身的內存空間,從內存中讀數據。
#include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <sys/shm.h>
struct shared_use_st { int wirte_read_flag;        //做爲一個標誌,非0:表示可讀,0表示可寫 
    char text[1024];              //記錄寫入和讀取的文本 
}; int main() { int running = 1;    //程序是否繼續運行的標誌 
    void *shm = NULL;    //分配的共享內存的原始首地址 
    struct shared_use_st *shared;   //指向shm 
    int shmid;         //共享內存標識ID號 //建立共享內存,當key同樣時返回的shmid也是同樣的,則兩個進程使用同一塊共享內存,IPC_CREAT表示建立一塊指定key的共享內存塊
    shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666|IPC_CREAT); if(shmid == -1) { fprintf(stderr, "shmget failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } //將共享內存鏈接到當前進程的地址空間 
    shm = shmat(shmid, 0, 0); if(shm == (void*)-1) { fprintf(stderr, "shmat failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("\nMemory attached at %X\n", (int)shm); //設置共享內存 
    shared = (struct shared_use_st*)shm; shared->wirte_read_flag = 0;  //設爲可寫
    while(running)   //讀取共享內存中的數據 
 { //可讀模式,從進程的地址空間shm裏讀就至關於從共享內存裏讀
        if(shared->wirte_read_flag != 0) { printf("Receive Message: %s", shared->text); sleep(rand() % 3); //讀取完數據,設置wirte_read_flag使共享內存段可寫 
            shared->wirte_read_flag = 0; //輸入了end,退出循環 
            if(strncmp(shared->text, "end", 3) == 0) running = 0; } else        //有其餘進程在寫數據,不能讀取數據 
            sleep(1); } //把共享內存從當前進程中分離 
    if(shmdt(shm) == -1) { fprintf(stderr, "shmdt failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } //刪除共享內存 
    if(shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1) { fprintf(stderr, "shmctl(IPC_RMID) failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } exit(EXIT_SUCCESS); } 
    • shmwrite進程,取得共享內存,將共享內存映射到本身的內存空間,向內存中寫數據。
#include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <sys/shm.h>  
struct shared_use_st { int wirte_read_flag;        //做爲一個標誌,非0:表示可讀,0表示可寫 
    char text[1024];              //記錄寫入和讀取的文本 
}; int main() { int running = 1; void *shm = NULL; struct shared_use_st *shared = NULL; char buffer[1024 + 1];  //用於保存輸入的文本 
    int shmid; //建立共享內存,當key同樣時,返回的shmid也是同樣的,則兩個進程訪問同一塊共享內存,IPC_CREAT表示建立一塊指定key的共享內存
    shmid = shmget((key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666|IPC_CREAT); if(shmid == -1) { fprintf(stderr, "shmget failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } //將共享內存鏈接到當前進程的地址空間 
    shm = shmat(shmid, (void*)0, 0); if(shm == (void*)-1) { fprintf(stderr, "shmat failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Memory attached at %X\n", (int)shm); //設置共享內存 
    shared = (struct shared_use_st*)shm; while(running)    //向共享內存中寫數據 
 { //數據尚未被讀取,則等待數據被讀取,不能向共享內存寫
        while(shared->wirte_read_flag == 1) { sleep(1); printf("Waiting...\n"); } //向共享內存中寫入數據,向進程的地址空間shm裏寫就至關於往共享內存裏寫! 
        printf("Enter some text: "); fgets(buffer, BUFSIZ, stdin); strncpy(shared->text, buffer, 1024); //寫完數據,設置written使共享內存段可讀 
        shared->wirte_read_flag = 1; //輸入了end,退出循環 
        if(strncmp(buffer, "end", 3) == 0) running = 0; } //把共享內存從當前進程中分離 
    if(shmdt(shm) == -1) { fprintf(stderr, "shmdt failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } sleep(2); exit(EXIT_SUCCESS); } 

(ps:以上程序轉自http://blog.csdn.net/ljianhui/article/details/10253345函數

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