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阐述linux IPC(五岁以下儿童):system V共享内存

时间:2015-08-08 09:07:02      阅读:189      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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        【版权声明:尊重原创。转载请保留源:blog.csdn.net/shallnet 要么 .../gentleliu,文章学习交流,不用于商业用途】
        system V共享内存和posix共享内存类似,system V共享内存是调用shmget函数和shamat函数。   
        shmget函数创建共享内存区,或者訪问一个存在的内存区,类似系统调用共享内存的open和posix共享内存shm_open函数。

shmget函数原型为:

       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/shm.h>

       int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
        key: 函数ftok返回值。或者IPC_PRIVATE ,当使用IPC_PRIVATE时。最好两个进程空间是共享的,比方父子进程,否则当前进程产生的共享内存标识(返回值)。在还有一个进程里面不易得到。
        ftok函数原型为:key_t ftok(const char *pathname, int proj_id); 參数pathname为文件绝对路径名,proj_id为一个整型标识符。该函数将一个已存在的的路径名和一个整型标识符转化成一个key_t值(返回值),称为IPC键。
        size:创建新的共享内存大小,当创建一片新的共享内存时。该值为不为0的參数。假设是读取一片共享内存,该值能够为0。


        shmflg:读写权限值组合。

IPC_CREAT(创建新的共享内存)或IPC_CREAT|IPC_EXCL(当将要创建的共享内存已经存在时,再试图创建将返回EEXIST)。

事实上IPC_CREAT和IPC_EXCL的组合和open函数的O_CREAT和O_EXCL组合类似。


        函数返回共享内存区的标识。

shmxxx函数操作共享内存将使用该函数返回值。

该函数类似posix共享内存shm_open函数功能。


        当shmget创建或打开一个共享内存区后。须要使用函数shmat来将该片共享内存连接到当前进程空间中来,当某一进程使用完共享内存后,使用函数shmdt断开和共享内存的链接。


       #include <sys/types.h>
       #include <sys/shm.h>

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

       int shmdt(const void *shmaddr);  
        shmid:是函数shmget函数返回的共享内存标识符。
        shmaddr: 连接到调用进程地址空间的地址,假设该參数为NULL,系统选择一个合适地址。假设shmaddr非空而且shmflg指定了选项SHM_RND,那么对应的共享内存链接到由shmaddr參数指定的地址向下舍入一个SHMLAB常值。假设shmaddr非空而且shmflg未指定SHM_RND,共享内存地址链接到shmaddr參数指定的地址。
        shmflg:能够指定SHM_RND和SHM_RDONLY(仅仅读),假设指定SHM_RDONLY选项。那么调用进程对该片共享内存仅仅有读权限,否则,进程对该片内存将有读写权限。


        函数shmdt不会删除指定的共享内存,它仅仅是断开和该片共享内存的链接而已。当一个进程终止后。该进程链接的共享内存将自己主动断开。
        shmat函数成功返回当前进程共享内存地址,失败返回(void *)-1;shmdt成功返回0。失败返回-1;
        删除共享内存须要函数shmctl调用IPC_RMID命令来完毕。
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/shm.h>
       int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

        shmid:共享内存区标识。
        cmd:对共享内存的操作命令,命令IPC_RMID销毁(destroy)一片共享内存,销毁之后全部shmat。shmdt,shmctl对该片内存操作都将失效。销毁该共享内存要等到该共享内存引用计数变为0才进行。IPC_SET命令设置shmid_ds结构成员;IPC_STAT返回当前共享内存结构。其余命令查看man手冊。
        buf:为指向shmid_ds数据结构;


system V 共享内存演示样例:
server process:
int sln_shm_get(char *shm_file, void **mem, int mem_len)
{
    int shmid;
    key_t key;


    if (NULL == fopen(shm_file, "w+")) {
        printf("fopen: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    key = ftok(shm_file, 0);
    if (key < 0) {
        printf("ftok: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    shmid = shmget(key, mem_len, IPC_CREAT);
    if (shmid < 0) {
        printf("shmget: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    *mem = (void *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if ((void *)-1 == *mem) {
        printf("shmat: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    return shmid;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
    char *shm_file = NULL;
    char *shm_buf = NULL;
    int shmid;


    shmid = sln_shm_get(SHM_IPC_FILENAME, (void **)&shm_buf, SHM_IPC_MAX_LEN);
    if (shmid < 0) {
        return -1;
    }

    snprintf(shm_buf, SHM_IPC_MAX_LEN, "Hello system V shaare memory IPC! this is write by server.");

    sleep(15);  

    printf("System V server delete share memory segment!\n");
    //shmdt(shm_buf);

    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //server在15秒之后destroy该片共享内存。此时客户进程将获取不到共享内存的内容

    return 0;
}


client process:

int sln_shm_get(char *shm_file, void **mem, int mem_len)
{
    int shmid;
    key_t key;


    key = ftok(shm_file, 0);
    if (key < 0) {
        printf("ftok: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    shmid = shmget(key, mem_len, IPC_CREAT);
    if (shmid < 0) {
        printf("shmget: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    *mem = (void *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if ((void *)-1 == *mem) {
        printf("shmat: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    return shmid;
}


int main(int argc, const char *argv[])
{
    char *shm_buf = NULL;
    int i;

    if (sln_shm_get(SHM_IPC_FILENAME, (void **)&shm_buf, SHM_IPC_MAX_LEN) < 0) {
        return -1;
    }


    printf("ipc client get: %s\n", shm_buf);


    return 0;
}


执行时,首先执行server process,使用命令ipcs能够查看当前系统共享内存:
# ipcs 
------ Message Queues -------- 
key msqid owner perms used-bytes messages 


------ Shared Memory Segments -------- 
key shmid owner perms bytes nattch status 
0x0010a797 131072 root 0 4096 1 


------ Semaphore Arrays -------- 
key semid owner perms nsems 

能够看到存在一个共享内存区,当中key为:0x0010a797 ,共享内存ID为:131072 
# ./client 
ipc client get: Hello system V shaare memory IPC! this is write by server. 
#

当server进程destroy共享内存之后,再反复上面步骤,
# ipcs 


------ Message Queues -------- 
key msqid owner perms used-bytes messages 


------ Shared Memory Segments -------- 
key shmid owner perms bytes nattch status 


------ Semaphore Arrays -------- 
key semid owner perms nsems 
 此时共享内存已经不在了,但文件依旧存在。

# ./client ipc client get: #



此时client已经不能获取之前共享内存内容了。
另外,ipcrm命令能够在命令行上删除指定共享内存区。
通过读取文件/proc/sys/kernel/shmmax能够获取系统所支持共享内存最大值,
# cat /proc/sys/kernel/shmmax
33554432
#


能够看到我眼下系统支持最大个共享内存值为:32M。


通过上演示样例能够看到system V共享内存和posix共享内存类似,只是posix共享内存的大小能够随时通过ftruncate改变,而system V 的共享内存大小在shmget时就已经确定下来了。


相同的,system V共享内存大多数时候也须要在多进程之间同步,system V 能够使用自己的信号量来实现,具体细节将在后面同步相关专栏具体解说。
本节源代码下载:

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