【武漢華嵌】Linux進(jìn)程間通信之共享內(nèi)存

作者：武漢華嵌技術(shù)部

 

        共享內(nèi)存區(qū)是可用IPC形式中最快的。一旦這樣的內(nèi)存區(qū)映射到共享它的進(jìn)程的地址空間，這些進(jìn)程間數(shù)據(jù)的傳遞就不再涉及內(nèi)核（這里說(shuō)的不涉及內(nèi)核的含義是：進(jìn)程不再通過(guò)執(zhí)行任何進(jìn)入內(nèi)核的系統(tǒng)調(diào)用來(lái)彼此傳遞數(shù)據(jù)）。然而往該共享內(nèi)存區(qū)存放信息或從中取走信息的進(jìn)程間通常需要某種形式的同步，同步的方式有多種，比如：信號(hào)量、互斥鎖等等。

 

 

以下兩圖分別描述了讀寫消息時(shí)，一個(gè)要進(jìn)入內(nèi)核，而一個(gè)不進(jìn)入內(nèi)核的情況：



 

對(duì)于System V共享內(nèi)存區(qū)，內(nèi)核維護(hù)如下的信息結(jié)構(gòu)，它定義在<sys/shm.h>頭文件中：

struct shmid_ds{

struct ipc_perm      shm_perm;    /* operation permission struct */

size_t              shm_segsz;     /* segment size */

.

.

.

};

 

有了以上的知識(shí)，那么如何來(lái)對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行操作呢，以下就開始講解如何來(lái)操作：

創(chuàng)建一個(gè)新的共享內(nèi)存區(qū)，或者訪問(wèn)一個(gè)已存在的共享內(nèi)存區(qū)。 
#include <sys/shm.h>

int shmget(key_t key, size_t size, into flag);

size以字節(jié)為單位指定內(nèi)存區(qū)的大小。當(dāng)實(shí)際操作為創(chuàng)建一個(gè)新的共享內(nèi)存區(qū)時(shí)，必須指定一個(gè)不為0的size值。如果實(shí)際操作為訪問(wèn)一個(gè)已存在的共享內(nèi)存區(qū)，那么size應(yīng)為0。

oflag為讀寫權(quán)限值的組合。它還可以與IPC_CREAT或IPC_CREAT|IPC_EXCL按位或。

當(dāng)實(shí)際操作為創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)時(shí)，該內(nèi)存區(qū)被初始化為size字節(jié)的0。

由shmget創(chuàng)建或打開一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)后，通過(guò)調(diào)用shmat把它附接到調(diào)用進(jìn)程的地址空間。 
#include <sys/shm.h>

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int flag);

shmid是由shmget返回的標(biāo)識(shí)符。Shmat的返回值是所指定的共享內(nèi)存區(qū)在調(diào)用進(jìn)程內(nèi)的起始地址。確定這個(gè)地址的規(guī)則如下：

如果shmaddr是一個(gè)空指針，那么系統(tǒng)替調(diào)用者選擇地址。（這個(gè)是推薦的方法） 
如果shmaddr是一個(gè)非空指針，那么返回地址取決于調(diào)用者是否給flag參數(shù)指定了SHM_RND: 
如果沒(méi)有指定SHM_RND，那么相應(yīng)的共享內(nèi)存區(qū)附接到由shmaddr參數(shù)指定的地址； 
如果指定了SHM_RND,那么相應(yīng)的共享內(nèi)存區(qū)附接到由shmaddr參數(shù)指定的地址向下舍入一個(gè)SHMLBA常值。 
當(dāng)一個(gè)進(jìn)程完成共享內(nèi)存區(qū)的使用時(shí)，它可調(diào)用shmdt斷接這個(gè)內(nèi)存區(qū)。 
#include <sys/shm.h>

int shmdt(const void *shmaddr);

當(dāng)一個(gè)進(jìn)程終止時(shí)，它當(dāng)前附接著的所有共享內(nèi)存區(qū)都自動(dòng)斷接掉。

注意：本函數(shù)調(diào)用并不刪除所指定的共享內(nèi)存區(qū)。

shmctl提供了對(duì)一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)的多種操作。 
#icnldue <sys/shm.h>

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buff);

該函數(shù)提供了三個(gè)命令：

IPC_RMID  從系統(tǒng)中刪除由shmid標(biāo)識(shí)的共享內(nèi)存區(qū)并拆除它。

IPC_SET    給所描寫的共享內(nèi)存區(qū)設(shè)置其shmid_ds結(jié)構(gòu)的某些成員。

IPC_STAT   向調(diào)用者返回所指定共享內(nèi)存區(qū)當(dāng)前的shmid_ds結(jié)構(gòu)。

 

以下是共享內(nèi)存結(jié)合信號(hào)量進(jìn)行操作的部份代碼：

 

發(fā)關(guān)進(jìn)程的部份代碼： 
//創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)

if((shmid1 = shmget(shmkey1, MAX_SHEARE_MEM_SIZE, IPC_CREAT|0666)) < 0)

{

           perror("shmget");

}

//把共享內(nèi)存區(qū)附接到調(diào)用進(jìn)程的地址空間

if((sharmem = shmat(shmid1, NULL, 0)) < 0)

{

           perror("shmat");

}

 

while(1)

{

           sem_p(semid1);   //semid1進(jìn)行p操作，保護(hù)共享區(qū)

           memset(buff, 0, MAX_SHEARE_MEM_SIZE);

           printf("Input ou want to say with you friend!\n");

           fgets(buff, MAX_SHEARE_MEM_SIZE, stdin);

           if(strncmp(buff, "quit", 4))

           {

                    //往共享內(nèi)存區(qū)放入數(shù)據(jù)

                    strncpy(sharmem, buff, MAX_SHEARE_MEM_SIZE);

                    sem_v(semid2);  //semid2進(jìn)行v操作，釋放對(duì)共享區(qū)的保護(hù)

           }

           else

           {

                    strncpy(sharmem, buff, MAX_SHEARE_MEM_SIZE);

                    sem_v(semid2);

                    break;

           }

}

接收進(jìn)程部份代碼： 
while(1)

{

           sem_p(semid2);  //semid2進(jìn)行p操作，保護(hù)共享區(qū)

           memset(buff, 0, MAX_SHEARE_MEM_SIZE);

           strncpy(buff, sharmem, MAX_SHEARE_MEM_SIZE); //從共享內(nèi)存區(qū)取出數(shù)據(jù)

           printf("receive from you friend : %s\n", buff);

           if(!strncmp(buff, "quit", 4))

           {

                    del_sem(semid1);

                    del_sem(semid2);             

                    break;

           }

           sem_v(semid1);  //semid1進(jìn)行v操作，釋放對(duì)共享區(qū)的保護(hù)

}

//刪除共享內(nèi)存區(qū)

if((shmctl(shmid1, IPC_RMID, NULL)) < 0)

{

           perror("shmctl");

}