采用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。对于像管道和消息队列等通信方式，则需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而共享内存则只拷贝两次数据[1]：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存区到输出文件。实际上，进程之间在共享内存时，并不总是读写少量数据后就解除映射，有新的通信时，再重新建立共享内存区域。而是保持共享区域，直到通信完毕为止，这样，数据内容一直保存在共享内存中，并没有写回文件。共享内存中的内容往往是在解除映射时才写回文件的。因此，采用共享内存的通信方式效率是非常高的。
Linux的2.2.x内核支持多种共享内存方式，如mmap()系统调用，Posix共享内存，以及系统V共享内存。linux发行版本如Redhat 8.0支持mmap()系统调用及系统V共享内存，但还没实现Posix共享内存，本文将主要介绍mmap()系统调用及系统V共享内存API的原理及应用。
mmap系统调用是的是的进程间通过映射同一个普通文件实现共享内存.普通文件被映射到进程地址空间后,进程可以向像访问普通内存一样对文件进行访问,不必再调用read,write等操作.与mmap系统调用配合使用的系统调用还有munmap,msync等.
实际上,mmap系统调用并不是完全为了用于共享内存而设计的.它本身提供了不同于一般对普通文件的访问方式,是进程可以像读写内存一样对普通文件操作.而Posix或System V的共享内存则是纯粹用于共享内存的,当然mmap实现共享内存也是主要应用之一.
#include <sys/mman.h> void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);各个参数的说明如下:
对于任意的两个进程可以使用第一种方式,而对于具有亲缘关系的进程实现共享内存最好的方式应该是采用匿名内存映射的方式.此时,不必指定具体的文件,只要设定相应的标志即可,后面有相应的例子.
该系统调用在进程地址空间中解除一个映射关系,当映射关系解除后,对原来映射地址的访问将导致段错误发生.其函数原型为:
int munmap(void *start, size_t length);其中,参数addr是调用mmap时返回的地址,len是映射区的大小.
一般来说,进程在映射空间对共享内容的改变并不直接写回到磁盘文件中,往往在调用munmap后才执行该操作.可以通过调用msync实现磁盘上文件内容与共享内存区的内容一致.该函数的原型如下:
int msync ( void * addr, size_t len, int flags);addr:文件映射到进程空间的地址;
该实例包含两个子程序,这两个子程序编译为mmap_read和mmap_write.两个程序通过命令行参数指定痛一个文件来实现共享内存方式的进程间通信.mmap_write试图打开命令行参数指定的一个普通文件,把该文件映射到进程的地址空间,然后对映射后的地址空间进行写操作.mmap_read把命令行参数指定的文件映射到进程的地址空间,然后对映射的地址空间执行读操作.这样,两个进程通过命令行参数指定同一个文件来实现共享内存方式的进程间通信.写操作操作子程序源码如下:
/**************************************************************************************/
/*简介：System V共享内存 */
/*************************************************************************************/
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct
{
char name[4];
int age;
} people;
int main(int argc, char** argv)
{
int shm_id,i;
people *p_map;
char name[4];
shm_id=shmget(IPC_PRIVATE,2048,0600);
if(shm_id<0)
{
perror("shmget error");
return 1;
}
/*写操作*/
p_map=(people*)shmat(shm_id,0,0);
if (p_map<0)
{
perror("shmmat error");
return 1;
}
name[0]='a';
name[1]='\0';
for(i = 0;i<10;i++)
{
name[0]++;
memcpy((*(p_map+i)).name,&name,sizeof(name));
(*(p_map+i)).age=20+i;
}
if(shmdt(p_map)<0)
perror(" detach error ");
/*读操作*/
p_map = (people*)shmat(shm_id,NULL,0);
for(i = 0;i<10;i++)
{
printf( "name:%s\n",(*(p_map+i)).name );
printf( "age %d\n",(*(p_map+i)).age );
}
if(shmdt(p_map)<0)
perror(" detach error ");
return 0;
}
在上面的程序中,首先定义了一个people的数据格式(共享内存区的数据往往有固定的格式,由通信的各个进程决定,采用结构的方式具有普遍代表性).mmap_write首先打开或创建一个文件,并把文件的长度设为5个people结构大小.然后从mmap的返回地址开始,设置了10个people结构.然后进程睡眠10s,等待其他进程映射同一个文件,最后解除映射.读操作子程序的源代码如下:
/**************************************************************************************/
/*简介：mmap_read共享内存，读操作子程序 */
/*************************************************************************************/
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct
{
char name[4];
int age;
}people;
int main(int argc, char** argv)
{
int fd,i;
people *p_map;
if (argc != 2)
{
perror("usage: mmap_read <mmap file>");
return 1;
}
fd=open( argv[1],O_CREAT|O_RDWR,00777 );
p_map = (people*)mmap(NULL,sizeof(people)*10, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
close(fd);
for(i = 0;i<10;i++)
{
printf( "name: %s age %d;\n",(*(p_map+i)).name, (*(p_map+i)).age );
}
munmap( p_map,sizeof(people)*10 );
return 0;
}
mmap_read只是简单的映射一个文件,并以people数据结构的格式从mmap返回的地址处读取10个people结构,并输出读取的值,然后解除映射.下图是运行结果.
原文地址：http://blog.csdn.net/yusiguyuan/article/details/45154651
