linux進程間通訊--共享內存

時間 2019-11-16

標籤 linux 進程通訊共享內存欄目 Linux 简体版

原文原文鏈接

共享內存 :內核空間預留出來的一塊內存，用於進程間通訊linux

共享內存是一種最高效的進程間通訊方式，由於進程能夠直接讀寫內存，不須要任何數據的複製，爲了在進程間交換信息，內核專門留出了一塊內存區，這段內存能夠由要訪問的進程將其映射到本身的私有地址空間，所以，進程就能夠直接讀寫這一內存而不須要進行數據的複製，從而大大提升了效率，固然，因爲多個進程共享一段內存，所以也須要依靠某種同步機制，如互斥鎖和信號量等對象

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

功能:獲取共享內存段的ID進程

參數:
　　@key IPC_PRIVATE 或 ftok()
　　@size 申請的共享內存段大小 [4k的倍數]
　　@shmflg IPC_CREAT | 0666 或 IPC_CREAT | IPC_EXCL 內存

返回值:
成功返回ID,失敗返回-1 ci

(2)void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
功能:映射共享內存到用戶空間
參數:
@shmid 共享內存段ID
@shmaddr NULL:系統自動完成映射
@shmflg： SHM_RDONLY:只讀 0:讀寫
返回值:
成功返回映射後的地址，失敗返回(void *)-1資源

(3)int shmdt(const void *shmaddr);
功能:撤銷映射
參數:
@shmaddr 共享內存映射的地址 get

注意:當一個進程結束的時候，它映射共享內存，會自動撤銷映射cmd

(4)int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
功能:根據命令控制共享內存
參數:
@shmid 共享內存段的ID
@cmd IPC_STAT[獲取屬性],IPC_SET[設置屬性],IPC_RMID[刪除IPC對象]
@buf 保存屬性
返回值:
成功返回0,失敗返回 -1 同步

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注意:當咱們調用shmctl刪除共享內存的時候,並不會當即刪除。只有當共享內存映射
次數爲0,纔會刪除共享內存對象
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實例以下：

shm_r.c

#define SHM_SIZE 4096

typedef struct{
　　int read_flag;
　　int write_flag;
　　char mtxt[1];//標示數據存放地址
}data_t;

int shm_init(const char *pathname,int id)
{
　　int shmid;
　　key_t key;

　　key = ftok(pathname,id);
　　if(key < 0){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to ftok : %s!\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　shmid = shmget(key,SHM_SIZE,IPC_CREAT | 0666);
　　if(shmid < 0){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to shmget : %s\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　return shmid;
}

void read_shm(void *addr)
{
　　data_t *pdata;
　　pdata = (data_t *)addr;

　　pdata->read_flag = 0;
　　pdata->write_flag = 1;

while(1){
　　　　if(pdata->read_flag){
　　　　printf("Read : %s!\n",pdata->mtxt);
　　　　pdata->write_flag = 1;
　　　　pdata->read_flag = 0;
　　}
　}

}

//./a.out pathname
int main(int argc, const char *argv[])
{
　　int shmid;
　　void *addr;

　　if(argc < 2){
　　　　fprintf(stderr,"Usage : %s <pathname> \n",argv[0]);
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　shmid = shm_init(argv[1],'k');
　　addr = (void *)shmat(shmid,NULL,0);
　　if(addr == (void *)-1){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to shmat : %s\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　read_shm(addr);

　　return 0;
}

shm_w.c

#define SHM_SIZE 4096

typedef struct{
　　int read_flag;
　　int write_flag;
　　char mtxt[1];//標示數據存放地址
}data_t;

int shm_init(const char *pathname,int id)
{
　　int shmid;
　　key_t key;

　　key = ftok(pathname,id);
　　if(key < 0){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to ftok : %s!\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　shmid = shmget(key,SHM_SIZE,IPC_CREAT | 0666);
　　if(shmid < 0){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to shmget : %s\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　return shmid;
}

void write_shm(void *addr)
{
　　data_t *pdata;
　　pdata = (data_t *)addr;

　　pdata->read_flag = 0;
　　pdata->write_flag = 1;

　　while(1){
　　　　if(pdata->write_flag){
　　　　fgets(pdata->mtxt,SHM_SIZE - 8,stdin);//讀寫標誌共佔8個字節
　　　　pdata->mtxt[strlen(pdata->mtxt) - 1] = '\0';

　　　　pdata->write_flag = 0;
　　　　pdata->read_flag = 1;
}
}

}

//./a.out pathname
int main(int argc, const char *argv[])
{
　　int shmid;
　　void *addr;

　　if(argc < 2){
　　　　fprintf(stderr,"Usage : %s <pathname> \n",argv[0]);
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　write_shm(addr);

　　return 0;
}

運行並執行shm_w.c

運行並執行shm_r.c

思路仍是比較簡單

上面的代碼能夠改進嗎？

這段代碼涉及到信號量的知識，能夠查看：linux進程間通訊--信號量

先引進：

sem.c

union semun {
　　int val; /* Value for SETVAL */
　　struct semid_ds *buf; /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
　　unsigned short *array; /* Array for GETALL, SETALL */
　　struct seminfo *__buf; /* Buffer for IPC_INFO(Linux-specific) */
};

void init_sem_value(int sem_id,int sem_num,int value)
{
　　union semun sem_val;

　　sem_val.val = value;

　　if(semctl(sem_id,sem_num,SETVAL,sem_val) < 0)
　　{
　　　　perror("Fail to semctl");
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　return ;
}

int init_sems(const char *filename,int nsem)
{
　　key_t key;
　　int sem_id;

　　key = ftok(filename,'b');
　　if(key < 0){
　　　　perror("Fail to ftok");
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　sem_id = semget(key,nsem,IPC_CREAT|IPC_EXCL| 0666);
　　if(sem_id < 0)
　　{
　　//已經存在
　　if(errno == EEXIST)
　　{
　　　　//從新得到ID
　　　　sem_id = semget(key,nsem,IPC_CREAT | 0666);

　　}else{
　　　　//其餘錯誤
　　　　perror("Fail to semget");
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}　　

//不存在，建立好後，初始化
　}else{

　　init_sem_value(sem_id,0,0);//0號信號燈初始化爲0
　　init_sem_value(sem_id,1,1);//1號信號燈初始化爲1
}

return sem_id;
}

void P(int sem_id,int sem_num)
{
　　struct sembuf sem;

　　sem.sem_num = sem_num;
　　sem.sem_op = -1;
　　sem.sem_flg = 0;

　　if(semop(sem_id,&sem,1) < 0)
　　{
　　　　perror("Fail to semop for P\n");
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　return ;
}

void V(int sem_id,int sem_num)
{
　　struct sembuf sem;

　　sem.sem_num = sem_num;
　　sem.sem_op = 1;
　　sem.sem_flg = 0;

　　if(semop(sem_id,&sem,1) < 0)
　　{
　　　　perror("Fail to semop for V\n");
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　return ;
}

shm_r.c修改以下：

#define SHM_SIZE 4096

int shm_init(const char *pathname,int id)
{
　　int shmid;
　　key_t key;

　　key = ftok(pathname,id);
　　if(key < 0){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to ftok : %s!\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　shmid = shmget(key,SHM_SIZE,IPC_CREAT | 0666);
　　if(shmid < 0){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to shmget : %s\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　return shmid;
}

void read_shm(void *addr,int semid)
{
　　char *pdata;
　　pdata = (char *)addr;

while(1){
　　//P操做讀資源
　　P(semid,0);//申請讀資源

　　printf("Read : %s!\n",pdata);
　　//V操做寫資源
　　V(semid,1);//釋放寫資源
　}

}

//./a.out pathname
int main(int argc, const char *argv[])
{
　　int shmid;
　　int semid;
　　void *addr;

　　if(argc < 2){
　　　　fprintf(stderr,"Usage : %s <pathname> \n",argv[0]);
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　//信號燈集
　　semid = init_sems(argv[1],2);

　　read_shm(addr,semid);

　　return 0;
}

shm_w.c修改以下：

#define SHM_SIZE 4096

int shm_init(const char *pathname,int id)
{
　　int shmid;
　　key_t key;

　　key = ftok(pathname,id);
　　if(key < 0){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to ftok : %s!\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　shmid = shmget(key,SHM_SIZE,IPC_CREAT | 0666);
　　if(shmid < 0){
　　　　fprintf(stderr,"Fail to shmget : %s\n",strerror(errno));
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　return shmid;
}

void write_shm(void *addr,int semid)
{
　　char *data = (char *)addr;

　　while(1){
　　　　P(semid,1);
　　　　fgets(data,SHM_SIZE,stdin);
　　　　data[strlen(data) - 1] = '\0';
　　　　V(semid,0);
　　}
}

//./a.out pathname
int main(int argc, const char *argv[])
{
　　int shmid;
　　int semid;
　　void *addr;

　　if(argc < 2){
　　　　fprintf(stderr,"Usage : %s <pathname> \n",argv[0]);
　　　　exit(EXIT_FAILURE);
　　}

　　semid = init_sems(argv[1],2);

　　write_shm(addr,semid);

　　return 0;
}

運行結果如上