linux內(nèi)存共享

1、一、什么是共享內(nèi)存顧名思義，共享內(nèi)存就是允許兩個(gè)不相關(guān)的進(jìn)程訪問(wèn)同一個(gè)邏輯內(nèi)存。共享內(nèi)存是在兩個(gè)正在運(yùn)行的進(jìn)程之間共享和傳遞數(shù)據(jù)的一種非常有效的方式。不同進(jìn)程之間共享的內(nèi)存通常安排為同一段物理內(nèi)存。進(jìn)程可以將同一段共享內(nèi)存連接到它們自己的地址空間中，所有進(jìn)程都可以訪問(wèn)共享內(nèi)存中的地址，就好像它們是由用C語(yǔ)言函數(shù)malloc分配的內(nèi)存一樣。而如果某個(gè)進(jìn)程向共享內(nèi)存寫(xiě)入數(shù)據(jù)，所做的改動(dòng)將立即影響到可以訪問(wèn)同一段共享內(nèi)存的任何其他進(jìn)程。特別提醒：共享內(nèi)存并未提供同步機(jī)制，也就是說(shuō)，在第一個(gè)進(jìn)程結(jié)束對(duì)共享內(nèi)存的寫(xiě)操作之前，并無(wú)自動(dòng)機(jī)制可以阻止第二個(gè)進(jìn)程開(kāi)始對(duì)它進(jìn)行讀取。所以我們通常需要用其他的機(jī)制來(lái)同

2、步對(duì)共享內(nèi)存的訪問(wèn)，例如前面說(shuō)到的信號(hào)量。有關(guān)信號(hào)量的更多內(nèi)容，可以查閱我的另一篇文章：Linux進(jìn)程間通信使用信號(hào)量二、共享內(nèi)存的使得與信號(hào)量一樣，在Linux中也提供了一組函數(shù)接口用于使用共享內(nèi)存，而且使用共享共存的接口還與信號(hào)量的非常相似，而且比使用信號(hào)量的接口來(lái)得簡(jiǎn)單。它們聲明在頭文件 sys/shm.h中。1、shmget函數(shù)該函數(shù)用來(lái)創(chuàng)建共享內(nèi)存，它的原型為：cpp view plaincopyprint?1. int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

3、0; 第一個(gè)參數(shù)，與信號(hào)量的semget函數(shù)一樣，程序需要提供一個(gè)參數(shù)key（非0整數(shù)），它有效地為共享內(nèi)存段命名，shmget函數(shù)成功時(shí)返回一個(gè)與key相關(guān)的共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符（非負(fù)整數(shù)），用于后續(xù)的共享內(nèi)存函數(shù)。調(diào)用失敗返回-1.不相關(guān)的進(jìn)程可以通過(guò)該函數(shù)的返回值訪問(wèn)同一共享內(nèi)存，它代表程序可能要使用的某個(gè)資源，程序?qū)λ泄蚕韮?nèi)存的訪問(wèn)都是間接的，程序先通過(guò)調(diào)用shmget函數(shù)并提供一個(gè)鍵，再由系統(tǒng)生成一個(gè)相應(yīng)的共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符（shmget函數(shù)的返回值），只有shmget函數(shù)才直接使用信號(hào)量鍵，所有其他的信號(hào)量函數(shù)使用由semget函數(shù)返回的信號(hào)量標(biāo)識(shí)符。第二個(gè)參數(shù)，size以字節(jié)為

4、單位指定需要共享的內(nèi)存容量第三個(gè)參數(shù)，shmflg是權(quán)限標(biāo)志，它的作用與open函數(shù)的mode參數(shù)一樣，如果要想在key標(biāo)識(shí)的共享內(nèi)存不存在時(shí)，創(chuàng)建它的話，可以與IPC_CREAT做或操作。共享內(nèi)存的權(quán)限標(biāo)志與文件的讀寫(xiě)權(quán)限一樣，舉例來(lái)說(shuō)，0644,它表示允許一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建的共享內(nèi)存被內(nèi)存創(chuàng)建者所擁有的進(jìn)程向共享內(nèi)存讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)，同時(shí)其他用戶(hù)創(chuàng)建的進(jìn)程只能讀取共享內(nèi)存。2、shmat函數(shù)第一次創(chuàng)建完共享內(nèi)存時(shí)，它還不能被任何進(jìn)程訪問(wèn)，shmat函數(shù)的作用就是用來(lái)啟動(dòng)對(duì)該共享內(nèi)存的訪問(wèn)，并把共享內(nèi)存連接到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間。它的原型如下：cpp view plaincopyprint?

5、1. void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);  第一個(gè)參數(shù)，shm_id是由shmget函數(shù)返回的共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)。第二個(gè)參數(shù)，shm_addr指定共享內(nèi)存連接到當(dāng)前進(jìn)程中的地址位置，通常為空，表示讓系統(tǒng)來(lái)選擇共享內(nèi)存的地址。第三個(gè)參數(shù)，shm_flg是一組標(biāo)志位，通常為0。調(diào)用成功時(shí)返回一個(gè)指向共享內(nèi)存第一個(gè)字節(jié)的指針，如果調(diào)用失敗返回-1.3、shmdt函數(shù)該函數(shù)用于將共享內(nèi)存從當(dāng)前進(jìn)程中分離。注意，將共享內(nèi)存分離并不是刪除它，

6、只是使該共享內(nèi)存對(duì)當(dāng)前進(jìn)程不再可用。它的原型如下：cpp view plaincopyprint?1. int shmdt(const void *shmaddr);  參數(shù)shmaddr是shmat函數(shù)返回的地址指針，調(diào)用成功時(shí)返回0，失敗時(shí)返回-1.4、shmctl函數(shù)與信號(hào)量的semctl函數(shù)一樣，用來(lái)控制共享內(nèi)存，它的原型如下：cpp view plaincopyprint?1. int shmctl(int shm_id, int command, struct&#

7、160;shmid_ds *buf);  第一個(gè)參數(shù)，shm_id是shmget函數(shù)返回的共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符。第二個(gè)參數(shù)，command是要采取的操作，它可以取下面的三個(gè)值 ：    IPC_STAT：把shmid_ds結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)設(shè)置為共享內(nèi)存的當(dāng)前關(guān)聯(lián)值，即用共享內(nèi)存的當(dāng)前關(guān)聯(lián)值覆蓋shmid_ds的值。    IPC_SET：如果進(jìn)程有足夠的權(quán)限，就把共享內(nèi)存的當(dāng)前關(guān)聯(lián)值設(shè)置為shmid_ds結(jié)構(gòu)中給出的值    IPC_RMID：刪除共享內(nèi)存段第三個(gè)參數(shù)，buf是一個(gè)結(jié)構(gòu)指針，它指向共享內(nèi)存模式和訪問(wèn)

8、權(quán)限的結(jié)構(gòu)。shmid_ds結(jié)構(gòu)至少包括以下成員：cpp view plaincopyprint?1. struct shmid_ds  2.   3.     uid_t shm_perm.uid;  4.     uid_t shm_perm.gid;  5.     mode_t shm_perm.mode;  6. ;&

9、#160; 三、使用共享內(nèi)存進(jìn)行進(jìn)程間通信說(shuō)了這么多，又到了實(shí)戰(zhàn)的時(shí)候了。下面就以?xún)蓚€(gè)不相關(guān)的進(jìn)程來(lái)說(shuō)明進(jìn)程間如何通過(guò)共享內(nèi)存來(lái)進(jìn)行通信。其中一個(gè)文件shmread.c創(chuàng)建共享內(nèi)存，并讀取其中的信息，另一個(gè)文件shmwrite.c向共享內(nèi)存中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。為了方便操作和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一，為這兩個(gè)文件定義了相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義在文件shmdata.c中。結(jié)構(gòu)shared_use_st中的written作為一個(gè)可讀或可寫(xiě)的標(biāo)志，非0：表示可讀，0表示可寫(xiě)，text則是內(nèi)存中的文件。shmdata.h的源代碼如下：cpp view plaincopyprint?1. #ifndef&#

10、160;_SHMDATA_H_HEADER  2. #define _SHMDATA_H_HEADER  3.   4. #define TEXT_SZ 2048  5.   6. struct shared_use_st  7.   8.     int written;/作為一個(gè)標(biāo)志，非0：表示可讀，0表示可寫(xiě)  9.   

11、  char textTEXT_SZ;/記錄寫(xiě)入和讀取的文本  10. ;  11.   12. #endif  源文件shmread.c的源代碼如下：cpp view plaincopyprint?1. #include <unistd.h>  2. #include <stdlib.h>  3. #include <stdio.h>  4. #in

12、clude <sys/shm.h>  5. #include "shmdata.h"  6.   7. int main()  8.   9.     int running = 1;/程序是否繼續(xù)運(yùn)行的標(biāo)志  10.     void *shm = NULL;/分配的共享內(nèi)存

13、的原始首地址  11.     struct shared_use_st *shared;/指向shm  12.     int shmid;/共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符  13.     /創(chuàng)建共享內(nèi)存  14.     shmid = shmget(key_t)1234, sizeof(struct

14、0;shared_use_st), 0666|IPC_CREAT);  15.     if(shmid = -1)  16.       17.         fprintf(stderr, "shmget failedn");  18.     

15、;    exit(EXIT_FAILURE);  19.       20.     /將共享內(nèi)存連接到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間  21.     shm = shmat(shmid, 0, 0);  22.     if(shm = (void*)-1)

16、0; 23.       24.         fprintf(stderr, "shmat failedn");  25.         exit(EXIT_FAILURE);  26.       27.  &#

17、160;  printf("nMemory attached at %Xn", (int)shm);  28.     /設(shè)置共享內(nèi)存  29.     shared = (struct shared_use_st*)shm;  30.     shared->written = 0

18、;  31.     while(running)/讀取共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)  32.       33.         /沒(méi)有進(jìn)程向共享內(nèi)存定數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)可讀取  34.         if(shared->written != 0) 

19、0;35.           36.             printf("You wrote: %s", shared->text);  37.             slee

20、p(rand() % 3);  38.             /讀取完數(shù)據(jù)，設(shè)置written使共享內(nèi)存段可寫(xiě)  39.             shared->written = 0;  40.     

21、60;       /輸入了end，退出循環(huán)（程序）  41.             if(strncmp(shared->text, "end", 3) = 0)  42.           

22、60;     running = 0;  43.           44.         else/有其他進(jìn)程在寫(xiě)數(shù)據(jù)，不能讀取數(shù)據(jù)  45.             sleep(1)

23、;  46.       47.     /把共享內(nèi)存從當(dāng)前進(jìn)程中分離  48.     if(shmdt(shm) = -1)  49.       50.         fprintf(stderr, "shmdt

24、 failedn");  51.         exit(EXIT_FAILURE);  52.       53.     /刪除共享內(nèi)存  54.     if(shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) = -1)  55

25、.       56.         fprintf(stderr, "shmctl(IPC_RMID) failedn");  57.         exit(EXIT_FAILURE);  58.       59.  &

26、#160;  exit(EXIT_SUCCESS);  60.   源文件shmwrite.c的源代碼如下：cpp view plaincopyprint?1. #include <unistd.h>  2. #include <stdlib.h>  3. #include <stdio.h>  4. #include <string.h>  5. #incl

27、ude <sys/shm.h>  6. #include "shmdata.h"  7.   8. int main()  9.   10.     int running = 1;  11.     void *shm = NULL;  12.  

28、;   struct shared_use_st *shared = NULL;  13.     char bufferBUFSIZ + 1;/用于保存輸入的文本  14.     int shmid;  15.     /創(chuàng)建共享內(nèi)存  16.    &#

29、160;shmid = shmget(key_t)1234, sizeof(struct shared_use_st), 0666|IPC_CREAT);  17.     if(shmid = -1)  18.       19.         fprintf(stderr, "shm

30、get failedn");  20.         exit(EXIT_FAILURE);  21.       22.     /將共享內(nèi)存連接到當(dāng)前進(jìn)程的地址空間  23.     shm = shmat(shmid, (void*)0, 0);

31、60; 24.     if(shm = (void*)-1)  25.       26.         fprintf(stderr, "shmat failedn");  27.         exit(EXIT_FAI

32、LURE);  28.       29.     printf("Memory attached at %Xn", (int)shm);  30.     /設(shè)置共享內(nèi)存  31.     shared = (struct shared_use_st*)shm;

33、60; 32.     while(running)/向共享內(nèi)存中寫(xiě)數(shù)據(jù)  33.       34.         /數(shù)據(jù)還沒(méi)有被讀取，則等待數(shù)據(jù)被讀取,不能向共享內(nèi)存中寫(xiě)入文本  35.         while(shared->written = 1)&

34、#160; 36.           37.             sleep(1);  38.             printf("Waiting.n");  39.  

35、         40.         /向共享內(nèi)存中寫(xiě)入數(shù)據(jù)  41.         printf("Enter some text: ");  42.         fg

36、ets(buffer, BUFSIZ, stdin);  43.         strncpy(shared->text, buffer, TEXT_SZ);  44.         /寫(xiě)完數(shù)據(jù)，設(shè)置written使共享內(nèi)存段可讀  45.        &#

37、160;shared->written = 1;  46.         /輸入了end，退出循環(huán)（程序）  47.         if(strncmp(buffer, "end", 3) = 0)  48.       

38、0;     running = 0;  49.       50.     /把共享內(nèi)存從當(dāng)前進(jìn)程中分離  51.     if(shmdt(shm) = -1)  52.       53.         fprintf(stderr, "shmdt failedn