【进程】进程通信-共享内存

共享内存

　　共享内存是系统出于多个进程之间通讯的考虑，而预留的的一块内存区。在/proc/sys/kernel/目录下，记录着共享内存的一些限制，如一 个共享内存区的最大字节数shmmax，系统范围内最大共享内存区标识符数shmmni等，可以手工对其调整，但不推荐这样做。

 

应用

　　共享内存的使用，主要有以下几个API：ftok()、shmget()、shmat()、shmdt()及shmctl()。

 

ftok()

 

　　用ftok()函数获得一个ID号.

　　应用说明:

　　在IPC中，我们经常用用key_t的值来创建或者打开信号量，共享内存和消息队列。

　　函数原型:

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

 

　　　Keys：

1. pathname一定要在系统中存在并且进程能够访问的
2. proj_id是一个1－255之间的一个整数值，典型的值是一个ASCII值。

　　当成功执行的时候，一个key_t值将会被返回，否则－1被返回。我们可以使用strerror(errno)来确定具体的错误信息。

　　考虑到应用系统可能在不同的主机上应用，可以直接定义一个key，而不用ftok获得：

#define IPCKEY 0x344378

 

shmget()

 

　　shmget()用来开辟/指向一块共享内存的函数

　　应用说明:
　　shmget（）用来获得共享内存区域的ID，如果不存在指定的共享区域就创建相应的区域。

 

　　函数原型:

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

　　key_t key 是这块共享内存的标识符。

如果是父子关系的进程间通信的话，这个标识符用IPC_PRIVATE来代替。

如果两个进程没有任何关系，所以就用ftok()算出来一个标识符（或者自己定义一个）使用了。

int size 是这块内存的大小．
int flag 是这块内存的模式(mode)以及权限标识。

 

　　模式可取如下值：        

• IPC_CREAT 新建（如果已创建则返回目前共享内存的id）
• IPC_EXCL   与IPC_CREAT结合使用，如果已创建则则返回错误

然后将“模式” 和“权限标识”进行“或”运算，做为第三个参数。
如：    IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0640   

　　例子中的0666为权限标识,4/2/1 分别表示读/写/执行3种权限，第一个0是UID,第一个6（4+2）表示拥有者的权限，第二个4表示同组权限，第3个0表示他人的权限。
　　这个函数成功时返回共享内存的ID，失败时返回-1。

 

　　注意事项:

　　创建共享内存时，shmflg参数至少需要 IPC_CREAT | IPC_EXCL权限标识，如果只有IPC_CREAT 则申请的地址都是k=0xffffffff，不能使用；
　　获取已创建的共享内存时，shmflg不要用IPC_CREAT（只能用创建共享内存时的权限标识，如0640），否则在某些情况下，比如用ipcrm删除 共享内存后，用该函数并用IPC_CREAT参数获取一次共享内存（当然，获取失败），则即使再次创建共享内存也不能成功，此时必须更改key来重建共享 内存。

 

 shmat()

 

　　shmat()将这个内存区映射到本进程的虚拟地址空间。

　　函数原型:

void    *shmat( int shmid , char *shmaddr , int shmflag );

　　

　　shmat()是用来允许本进程访问一块共享内存的函数。

• int shmid是那块共享内存的ID。
• char *shmaddr是共享内存的起始地址，如果shmaddr为0，内核会把共享内存映像到调用进程的地址空间中选定位置；如果shmaddr不为0，内核会把共享内存映像到shmaddr指定的位置。所以一般把shmaddr设为0。
• int shmflag是本进程对该内存的操作模式。如果是SHM_RDONLY的话，就是只读模式。其它的是读写模式

　　成功时，这个函数返回共享内存的起始地址。失败时返回-1。

 

 shmdt()

 

 　　shmdt()函数删除本进程对这块内存的使用，shmdt()与shmat()相反，是用来禁止本进程访问一块共享内存的函数。

函数原型:

int shmdt( char *shmaddr );

 

　　参数char *shmaddr是那块共享内存的起始地址。
　　成功时返回0。失败时返回-1。

 

shmctl()

 

　　shmctl() 控制对这块共享内存的使用

　　函数原型：

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

 

　　int shmid是共享内存的ID。
　　int cmd是控制命令，可取值如下：

•   IPC_STAT        得到共享内存的状态
•   IPC_SET         改变共享内存的状态
•   IPC_RMID        删除共享内存

 

　　struct shmid_ds *buf是一个结构体指针。IPC_STAT的时候，取得的状态放在这个结构体中。如果要改变共享内存的状态，用这个结构体指定。
　　返回值：   成功：0
              　　失败：-1

 

共享内存示例

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define IPCKEY 0x366378

typedef struct
{
    char agen[10];
    unsigned char file_no;
} st_setting;

int main(int argc, char** argv)
{ 
    int shm_id;
    key_t key;
    st_setting *p_setting;

    //首先检查共享内存是否存在，存在则先删除
    shm_id = shmget(IPCKEY ,1028,0640); //得到共享内存,内存大小,权限位 
    if(shm_id != -1)//共享内存存在
    {
        p_setting = (st_setting*)shmat(shm_id,NULL,0);//映射共享内存,自动完成映射
        if ( p_setting != (void *)-1)
        {
            shmdt(p_setting);
            shmctl(shm_id,IPC_RMID,0) ;
        }
    }

    shm_id=shmget(IPCKEY,1028,0640|IPC_CREAT|IPC_EXCL); 
    if(shm_id==-1)
    {
        printf("shmget error\n");
        return -1;
    }
    //将这块共享内存区附加到自己的内存段
    p_setting=(st_setting*)shmat(shm_id,NULL,0);

    strncpy(p_setting->agen,"成鹏",10); 
    printf( "agen:%s\n",p_setting->agen );

    p_setting->file_no = 1;
    printf( "file_no:%d\n",p_setting->file_no );

    system("ipcs -m");//此时可看到有进程关联到共享内存的信息，nattch为1

    //将这块共享内存区从自己的内存段删除出去
    if(shmdt(p_setting) == -1)
        perror(" detach error ");

    system("ipcs -m");//此时可看到有进程关联到共享内存的信息，nattch为0

    //删除共享内存
    if (shmctl( shm_id , IPC_RMID , NULL ) == -1)
        perror(" delete error ");

    //exit(0);

}

  

注意事项

 

　　在使用共享内存，结束程序退出后。如果你没在程序中用shmctl()删除共享内存的话，一定要在命令行下用ipcrm命令删除这块共享内存。你要是不管的话，它就一直在那儿放着了。

 

ipcs命令和ipcrm命令

 

取得ipc信息：
ipcs [-m|-q|-s]
-m     输出有关共享内存(shared memory)的信息
-q      输出有关信息队列(message queue)的信息
-s      输出有关“遮断器”(semaphore)的信息
%ipcs -m

 

删除ipc
ipcrm -m|-q|-s shm_id
%ipcrm -m 105

 

ftok陷阱 

 

　　采用ftok来生成key的情况下，如果ftok的参数pathname指定文件被删除后重建，则文件系统会赋予这个同名文件（或目录）新的i节点信息，于是这些进程所调用的ftok虽然都能正常返回，但得到的键值却并不能保证相同。