共享內(nèi)存IPC原理,Linux進程間如何共享內(nèi)存？

共享內(nèi)存是在內(nèi)存中單獨開辟的一段內(nèi)存空間，這段內(nèi)存空間有自己特有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括訪問權(quán)限、大小和最近訪問的時間等。

共享內(nèi)存 IPC 原理

共享內(nèi)存進程間通信機制主要用于實現(xiàn)進程間大量的數(shù)據(jù)傳輸，下圖所示為進程間使用共享內(nèi)存實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D：

共享內(nèi)存是在內(nèi)存中單獨開辟的一段內(nèi)存空間，這段內(nèi)存空間有自己特有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括訪問權(quán)限、大小和最近訪問的時間等。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：

from /usr/include/linux/shm.hstruct shmid_ds {struct ipc_perm shm_perm; /* operation perms 操作權(quán)限 */int shm_segsz; /* size of segment (bytes) 段長度大小 */__kernel_time_t shm_atime; /* last attach time 最近attach時間 */__kernel_time_t shm_dtime; /* last detach time 最近detach時間 */__kernel_time_t shm_ctime; /* last change time 最近change時間 */__kernel_ipc_pid_t shm_cpid; /* pid of creator 創(chuàng)建者pid */__kernel_ipc_pid_t shm_lpid; /* pid of last operator 最近操作pid */unsigned short shm_nattch; /* no. of current attaches */unsigned short shm_unused; /* compatibility */void *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */void *shm_unused3; /* unused */|};

兩個進程在使用此共享內(nèi)存空間之前，需要在進程地址空間與共享內(nèi)存空間之間建立聯(lián)系，即將共享內(nèi)存空間掛載到進程中。

系統(tǒng)對共享內(nèi)存做了以下限制：

#define SHMMAX 0x2000000 /* max shared seg size (bytes) 最大共享段大小 */#define SHMMIN 1 /* min shared seg size (bytes) 最小共享段大小 */#define SHMMNI 4096 /* max num of segs system wide */#define SHMALL (SHMMAX/getpagesize()*(SHMMNI/16))|define SHMSEG SHMMNI /* max shared segs per process */Linux 共享內(nèi)存管理

1.創(chuàng)建共享內(nèi)存

#include #include

/** 第一個參數(shù)為 key 值，一般由 ftok() 函數(shù)產(chǎn)生* 第二個參數(shù)為欲創(chuàng)建的共享內(nèi)存段大小(單位為字節(jié))* 第三個參數(shù)用來標(biāo)識共享內(nèi)存段的創(chuàng)建標(biāo)識*/

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

2.共享內(nèi)存控制

#include #include

/** 第一個參數(shù)為要操作的共享內(nèi)存標(biāo)識符* 第二個參數(shù)為要執(zhí)行的操作* 第三個參數(shù)為 shmid_ds 結(jié)構(gòu)的臨時共享內(nèi)存變量信息*/

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

3.映射共享內(nèi)存對象

系統(tǒng)調(diào)用 shmat() 函數(shù)實現(xiàn)將一個共享內(nèi)存段映射到調(diào)用進程的數(shù)據(jù)段中，并返回內(nèi)存空間首地址，其函數(shù)聲明如下：

#include #include

/** 第一個參數(shù)為要操作的共享內(nèi)存標(biāo)識符* 第二個參數(shù)用來指定共享內(nèi)存的映射地址，非0則為此參數(shù)，為0的話由系統(tǒng)分配* 第三個參數(shù)用來指定共享內(nèi)存段的訪問權(quán)限和映射條件*/

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

4.分離共享內(nèi)存對象

在使用完畢共享內(nèi)存空間后，需要使用 shmdt() 函數(shù)調(diào)用將其與當(dāng)前進程分離。函數(shù)聲明如下：

#include #include

/** 參數(shù)為分配的共享內(nèi)存首地址*/

int shmdt(const void *shmaddr);共享內(nèi)存在父子進程間遵循的約定

1.使用 fork() 函數(shù)創(chuàng)建一個子進程后，該進程繼承父親進程掛載的共享內(nèi)存。

2.如果調(diào)用 exec() 執(zhí)行一個新的程序，則所有掛載的共享內(nèi)存將被自動卸載。

3.如果在某個進程中調(diào)用了 exit() 函數(shù)，所有掛載的共享內(nèi)存將與當(dāng)前進程脫離關(guān)系。

程序?qū)嵗?/p>

申請一段共享內(nèi)存，父進程在首地址處存入一整數(shù)，子進程讀出。

#include#include #include #include #include#include#define SHM_SIZE 1024int main(){int shm_id, pid;int *ptr = NULL;

/* 申請共享內(nèi)存 */

shm_id = shmget((key_t)1004, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0600);

/* 映射共享內(nèi)存到進程地址空間 */

ptr = (int*)shmat(shm_id, 0, 0);printf("Attach addr is %p ", ptr);*ptr = 1004;printf("The Value of Parent is : %d ", *ptr);if((pid=fork()) == -1){perror("fork Err");exit(0);}else if(!pid){printf("The Value of Child is : %d ", *ptr);exit(0);}else{sleep(1);

/* 解除映射 */

shmdt(ptr);

/* 刪除共享內(nèi)存 */

shmctl(shm_id, IPC_RMID, 0);}return 0;}

輸出結(jié)果：