linux 进程通信之 共享内存
共享内存是被多个进程共享的一部分物理内存。共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法。一个进程向共享内存区域写入了数据,共享这个内存区域的全部进程就能够立马看到当中的内容。
关于共享内存使用的API
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
#在IPC中。我们经经常使用一个 key_t 的值来创建或者打开 信号量。共享内存和消息队列。这个 key_t 就是由ftok函数产生的。
pathname:指定的文件名称,该文件必须是存在并且能够訪问
proj_id:1~255之间的整数值。
对于ftok这个函数,个人是认为没有太大用处。第一,应用程序可能会在不同的主机上使用,(换了一个环境。文件有没有?)。第二点,假设在訪问同一共享内存的多个进程先后调用ftok这个时间段中, pathname指定的文件被删除且又一次创建,那么,每一个进程得到的 key_t 是不一样的。应用程序不会报错。可是数据共享的目的是达不到了。
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
shmget 用来获得共享内存区域的ID。假设不存在指定的共享区域就创建对应的区域。
key: 这块共享内存的标识符。
假设是父子关键的进程间通信,这个标识符用 IPC_PRIVATE 取代。
假设两个进程没有不论什么关系,官方的说法是用ftok产生一个key(鉴于上面关于ftok的介绍。个人比較认同的做法是自定义一个)使用。
size:这块共享内存的大小。
(字节数)
shmflg:是一组标志。
IPC_CREAT:假设共享内存不存在。则创建一个共享内存。
IPC_EXCL:仅仅有在共享内存不存在的时候。新的共享内存才建立。否则就产生错误。
对于这个參数通常是这样操作
#define PERM S_IRUSR | S_IWUSR | IPC_CREAT
然后把 PERM 当作shmflg。
成功返回共享内存的标识符。不成功返回-1,并设置errno。
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
用来建立内存映射(同意本进程与指定共享内存建立联系。读写数据)
shmid:共享内存的ID。(shmget函数的返回值)
shmaddr:指定共享内存连接到当前进程中的地址位置,通常为空,表示让系统选择共享内存的地址。
shmflg:是一组标致。代表本进程对该内存进程的操作模式。假设是SHM_RDONLY的话就是仅仅读模式,其它的是读写模式。
这个參数一般设置为0。
成功返回共享内存的起始地址,失败返回-1,并设置errno。
int shmdt(const void *shmaddr);
断开链接的共享内存指针。(并非从内核正真的删除这个共享内存段)
shmaddr:共享内存的起始地址(shmat函数的返回值)
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
控制共享内存的使用
shmid:共享内存的ID。(shmget函数的返回值)
cmd: 控制命令。可取值例如以下:
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
buf:是一个结构体指针,当cmd为IPC_STAT的时候,取得的状态放入这个结构体中。
假设要改变共享内存的状态,用这个结构体指定。
struct shmid_ds 原型
struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm; /* 操作权限 */
size_t shm_segsz; /* 共享内存段的大小(以字节为单位) */
time_t shm_atime; /* 最后一个进程附加到该段的时间 */
time_t shm_dtime; /* 最后一个进程离开该段的时间 */
time_t shm_ctime; /* 最后一个进程改动该段的时间 */
pid_t shm_cpid; /* 创建共享内存段进程的pid */
pid_t shm_lpid; /* 在该共享内存段上操作的最后一个进程的pid */
shmatt_t shm_nattch; /* 当前附件到该共享内存段的进程个数 */
...
};
成功返回0。失败返回-1。并设置errno。
注意!
!
!!!
!!
!!:在使用共享内存,结束程序退出后。假设你没在程序中用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。你要是无论的话,它就一直在那儿放着了。
简单解释一下ipcs命令和ipcrm命令。
应用场景
- 进程间通讯-生产者消费者模式
#ifndef SHM_COM_H_INCLUDED #因为fork产生的子进程和父进程不共享内存区,所以父子进程间的通讯也能够使用共享内存。父进程启动后创建内存共享,然后调用fork创建子进程。最后分别在父子进程做内存映射。以达到数据共享。
define SHM_COM_H_INCLUDED #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #define PERM S_IRUSR | S_IWUSR | IPC_CREAT #define TEXT_SZ 2048 struct shared_use_st { int written_by_you; char some_text[TEXT_SZ]; };
/* 消费者程序 创建共享内存段 然后将它连接到它自己的地址空间中(共享内存映射) 而且。 我们在共享内存的開始处使用了一个结构shared_use_st. 该结构中有个标志written_by_you, 当共享内存中有数据写入时,就设置这个标志。 这个标志被设置时, 程序就从共享内存中读取文本, 将它打印出来, 然后清除这个标志。表示已经读完数据。 我们用一个特殊字符串end来退出循环。 接下来, 程序分离共享内存段并删除它。 */ #include "shm_com.h" int main ( int argc, char** argv ) { srand ( ( unsigned int ) getpid() ); int runing = 1, shmid; struct shared_use_st *shared_stuff; if ( ( shmid = shmget ( ( key_t ) 8888, sizeof ( struct shared_use_st ), PERM ) ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } if ( ( shared_stuff = ( struct shared_use_st * ) shmat ( shmid, 0, 0 ) ) == ( struct shared_use_st * ) - 1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } shared_stuff->written_by_you = 0; while ( runing ) { while(shared_stuff->written_by_you == 0) sleep(1); printf ( "You wrote: %s", shared_stuff->some_text ); sleep ( rand() % 4 ); shared_stuff->written_by_you = 0; if ( strncmp ( shared_stuff->some_text, "end", 3 ) == 0 ) { runing = 0; } } if ( shmdt ( shared_stuff ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1;进程间共享-仅仅读模式业务常常碰到一种场景,进程须要载入一份配置文件。可能这个文件有100K大,那假设这台机器上多个进程多要载入这份配置文件。比方有200个进程,那么内存开销合计为20M,但假设文件很多其它或者进程数很多其它时,这样的对内存的消耗就是一种严重的浪费。比較好的解决方法是,由一个进程负责把配置文件载入到共享内存中,然后全部须要这份配置的进程仅仅要使用这个共享内存就可以。 } if ( shmctl ( shmid, IPC_RMID, 0 ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } return 0; }
#include "shm_com.h" /* 生产者程序 使用同样的键值来取得并连接同一个共享内存段, 然后提示用户输入一些文本。 假设标志written_by_you被设置, 生产者就知道消费都进程还未读完上一次的数据, 因此就继续等待。 当其他进程清除了这个标志后, 生产者写入新的数据并设置这个标志。 它还使用字符串end来终止并分离共享内存段。 这里提供的同步标志written_by_you。 它是一个很缺乏效率的忙等待(不停地循环)。 */ int main ( int argc, char** argv ) { int running = 1, shmid; struct shared_use_st *shared_stuff; if ( ( shmid = shmget ( ( key_t ) 8888, sizeof ( struct shared_use_st ), PERM ) ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } if ( ( shared_stuff = ( struct shared_use_st * ) shmat ( shmid, 0, 0 ) ) == ( struct shared_use_st * ) - 1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } while ( running ) { while ( shared_stuff->written_by_you == 1 ) { sleep ( 1 ); } printf ( "Enter sone text: " ); memset ( shared_stuff->some_text, 0, sizeof ( shared_stuff->some_text ) ); fgets ( shared_stuff->some_text, TEXT_SZ, stdin ); shared_stuff->written_by_you = 1; if ( strncmp ( shared_stuff->some_text, "end", 3 ) == 0 ) { running = 0; } } if ( shmdt ( shared_stuff ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } return 0; }
- 父子进程间通讯
最后分别在父子进程做内存映射。以达到数据共享。
#include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <errno.h> #include <stdlib.h> #define PERM S_IRUSR | S_IWUSR | IPC_CREAT typedef char * p_str; int main ( int argc, char **argv ) { int shmid; pid_t pid; p_str p_shmaddr, c_shmaddr; if ( ( shmid = shmget ( IPC_PRIVATE, 1024, PERM ) ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } if ( ( pid = fork() ) == 0 ) { if ( ( c_shmaddr = shmat ( shmid, 0, 0 ) ) == ( p_str ) ( -1 ) ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } memset ( c_shmaddr, '\0', 1024 ); stpcpy ( c_shmaddr, "Hello" ); if ( shmdt ( c_shmaddr ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } wait ( NULL ); } else if ( pid > 0 ) { sleep ( 2 ); if ( ( p_shmaddr = shmat ( shmid, 0, 0 ) ) == ( p_str ) ( -1 ) ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } printf ( "%s\n", p_shmaddr ); if ( shmdt ( p_shmaddr ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } if ( shmctl ( shmid, IPC_RMID, 0 ) == -1 ) { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } exit ( 0 ); } else { fprintf ( stderr, "%s %s %d\n", strerror ( errno ), __FILE__, __LINE__ ); return -1; } return 0; }
- 进程间共享-仅仅读模式
比較好的解决方法是,由一个进程负责把配置文件载入到共享内存中。然后全部须要这份配置的进程仅仅要使用这个共享内存就可以。
。有须要的时候再补上吧。。
。
posted on 2017-07-30 18:37 yjbjingcha 阅读(273) 评论(0) 编辑 收藏 举报