linux內(nèi)存共享

1、一、什么是共享內(nèi)存顧名思義，共享內(nèi)存就是允許兩個不相關的進程訪問同一個邏輯內(nèi)存。共享內(nèi)存是在兩個正在運行的進程之間共享和傳遞數(shù)據(jù)的一種非常有效的方式。不同進程之間共享的內(nèi)存通常安排為同一段物理內(nèi)存。進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，所有進程都可以訪問共享內(nèi)存中的地址，就好像它們是由用C語言函數(shù)malloc分配的內(nèi)存一樣。而如果某個進程向共享內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)，所做的改動將立即影響到可以訪問同一段共享內(nèi)存的任何其他進程。特別提醒：共享內(nèi)存并未提供同步機制，也就是說，在第一個進程結束對共享內(nèi)存的寫操作之前，并無自動機制可以阻止第二個進程開始對它進行讀取。所以我們通常需要用其他的機制來同

2、步對共享內(nèi)存的訪問，例如前面說到的信號量。有關信號量的更多內(nèi)容，可以查閱我的另一篇文章：Linux進程間通信使用信號量二、共享內(nèi)存的使得與信號量一樣，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量的非常相似，而且比使用信號量的接口來得簡單。它們聲明在頭文件 sys/shm.h中。1、shmget函數(shù)該函數(shù)用來創(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; 第一個參數(shù)，與信號量的semget函數(shù)一樣，程序需要提供一個參數(shù)key（非0整數(shù)），它有效地為共享內(nèi)存段命名，shmget函數(shù)成功時返回一個與key相關的共享內(nèi)存標識符（非負整數(shù)），用于后續(xù)的共享內(nèi)存函數(shù)。調(diào)用失敗返回-1.不相關的進程可以通過該函數(shù)的返回值訪問同一共享內(nèi)存，它代表程序可能要使用的某個資源，程序對所有共享內(nèi)存的訪問都是間接的，程序先通過調(diào)用shmget函數(shù)并提供一個鍵，再由系統(tǒng)生成一個相應的共享內(nèi)存標識符（shmget函數(shù)的返回值），只有shmget函數(shù)才直接使用信號量鍵，所有其他的信號量函數(shù)使用由semget函數(shù)返回的信號量標識符。第二個參數(shù)，size以字節(jié)為

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

5、1. void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);  第一個參數(shù)，shm_id是由shmget函數(shù)返回的共享內(nèi)存標識。第二個參數(shù)，shm_addr指定共享內(nèi)存連接到當前進程中的地址位置，通常為空，表示讓系統(tǒng)來選擇共享內(nèi)存的地址。第三個參數(shù)，shm_flg是一組標志位，通常為0。調(diào)用成功時返回一個指向共享內(nèi)存第一個字節(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)存從當前進程中分離。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)存對當前進程不再可用。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)用成功時返回0，失敗時返回-1.4、shmctl函數(shù)與信號量的semctl函數(shù)一樣，用來控制共享內(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);  第一個參數(shù)，shm_id是shmget函數(shù)返回的共享內(nèi)存標識符。第二個參數(shù)，command是要采取的操作，它可以取下面的三個值 ：    IPC_STAT：把shmid_ds結構中的數(shù)據(jù)設置為共享內(nèi)存的當前關聯(lián)值，即用共享內(nèi)存的當前關聯(lián)值覆蓋shmid_ds的值。    IPC_SET：如果進程有足夠的權限，就把共享內(nèi)存的當前關聯(lián)值設置為shmid_ds結構中給出的值    IPC_RMID：刪除共享內(nèi)存段第三個參數(shù)，buf是一個結構指針，它指向共享內(nèi)存模式和訪問

8、權限的結構。shmid_ds結構至少包括以下成員：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)存進行進程間通信說了這么多，又到了實戰(zhàn)的時候了。下面就以兩個不相關的進程來說明進程間如何通過共享內(nèi)存來進行通信。其中一個文件shmread.c創(chuàng)建共享內(nèi)存，并讀取其中的信息，另一個文件shmwrite.c向共享內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)。為了方便操作和數(shù)據(jù)結構的統(tǒng)一，為這兩個文件定義了相同的數(shù)據(jù)結構，定義在文件shmdata.c中。結構shared_use_st中的written作為一個可讀或可寫的標志，非0：表示可讀，0表示可寫，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;/作為一個標志，非0：表示可讀，0表示可寫  9.   

11、  char textTEXT_SZ;/記錄寫入和讀取的文本  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)運行的標志  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)存標識符  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)存連接到當前進程的地址空間  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.         /沒有進程向共享內(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)，設置written使共享內(nèi)存段可寫  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/有其他進程在寫數(shù)據(jù)，不能讀取數(shù)據(jù)  45.             sleep(1)

23、;  46.       47.     /把共享內(nèi)存從當前進程中分離  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)存連接到當前進程的地址空間  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)存中寫數(shù)據(jù)  33.       34.         /數(shù)據(jù)還沒有被讀取，則等待數(shù)據(jù)被讀取,不能向共享內(nèi)存中寫入文本  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.         /寫完數(shù)據(jù)，設置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)存從當前進程中分離  51.     if(shmdt(shm) = -1)  52.       53.         fprintf(stderr, "shmdt failedn