阐述linux IPC（五岁以下儿童）：system V共享内存

2022-02-13 23:29:03

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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：

http://download.csdn.net/detail/gentleliu/8140887

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