Linux系统编程——进程间通信:共享内存

概述

共享内存是进程间通信中最简单的方式之一。共享内存允许两个或更多进程访问同一块内存,就如同 malloc() 函数向不同进程返回了指向同一个物理内存区域的指针。当一个进程改变了这块地址中的内容的时候,其它进程都会察觉到这个更改。

共享内存的特点:

1)共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法。

一个进程向共享的内存区域写入了数据,共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。

2)使用共享内存要注意的是多个进程之间对一个给定存储区访问的互斥。

若一个进程正在向共享内存区写数据,则在它做完这一步操作前,别的进程不应当去读、写这些数据。

常用函数

1)创建共享内存

所需头文件:

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

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

功能:

创建或打开一块共享内存区。

参数:

key:进程间通信键值,ftok() 的返回值。

size:该共享存储段的长度(字节)。

shmflg:标识函数的行为及共享内存的权限,其取值如下:

IPC_CREAT:如果不存在就创建

IPC_EXCL:  如果已经存在则返回失败

位或权限位:共享内存位或权限位后可以设置共享内存的访问权限,格式和 open() 函数的 mode_t 一样(open() 的使用请点此链接),但可执行权限未使用。

返回值:

成功:共享内存标识符。

失败:-1。

示例代码如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

#define BUFSZ 1024

int main(int argc, char *argv[])
{
	int shmid;
	key_t key;

	key = ftok("./", 2015);
	if(key == -1)
	{
		perror("ftok");
	}

	//创建共享内存
	shmid = shmget(key, BUFSZ, IPC_CREAT|0666);
	if(shmid < 0)
	{
		perror("shmget");
		exit(-1);
	} 

	return 0;
}

运行结果如下:

2)共享内存映射

所需头文件:

#include <sys/types.h>

#include <sys/shm.h>

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

功能:

将一个共享内存段映射到调用进程的数据段中。简单来理解,让进程和共享内存建立一种联系,让进程某个指针指向此共享内存。

参数:

shmid:共享内存标识符,shmget() 的返回值。

shmaddr:共享内存映射地址(若为 NULL 则由系统自动指定),推荐使用 NULL

shmflg:共享内存段的访问权限和映射条件( 通常为 0 ),具体取值如下:

0:共享内存具有可读可写权限。

SHM_RDONLY:只读。

SHM_RND:(shmaddr 非空时才有效)

返回值:

成功:共享内存段映射地址( 相当于这个指针就指向此共享内存 )

失败:-1

3)解除共享内存映射

所需头文件:

#include <sys/types.h>

#include <sys/shm.h>

int shmdt(const void *shmaddr);

功能:

将共享内存和当前进程分离( 仅仅是断开联系并不删除共享内存,相当于让之前的指向此共享内存的指针,不再指向)。

参数:

shmaddr:共享内存映射地址。

返回值:

成功:0

失败:-1

4)共享内存控制

所需的头文件:

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

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

功能:

共享内存属性的控制。

参数:

shmid:共享内存标识符。

cmd:函数功能的控制,其取值如下:

IPC_RMID:删除。(常用
)

IPC_SET:设置 shmid_ds 参数,相当于把共享内存原来的属性值替换为 buf 里的属性值。

IPC_STAT:保存 shmid_ds 参数,把共享内存原来的属性值备份到 buf 里。

SHM_LOCK:锁定共享内存段( 超级用户 )。

SHM_UNLOCK:解锁共享内存段。

SHM_LOCK 用于锁定内存,禁止内存交换。并不代表共享内存被锁定后禁止其它进程访问。其真正的意义是:被锁定的内存不允许被交换到虚拟内存中。这样做的优势在于让共享内存一直处于内存中,从而提高程序性能。

buf:shmid_ds 数据类型的地址(具体类型请点此链接 ),用来存放或修改共享内存的属性。

返回值:

成功:0

失败:-1

实战示例

接下来我们做这么一个例子:创建两个进程,在 A 进程中创建一个共享内存,并向其写入数据,通过 B 进程从共享内存中读取数据。

写端代码如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

#define BUFSZ 512

int main(int argc, char *argv[])
{
	int shmid;
	int ret;
	key_t key;
	char *shmadd;

	//创建key值
	key = ftok("../", 2015);
	if(key == -1)
	{
		perror("ftok");
	}

	//创建共享内存
	shmid = shmget(key, BUFSZ, IPC_CREAT|0666);
	if(shmid < 0)
	{
		perror("shmget");
		exit(-1);
	}

	//映射
	shmadd = shmat(shmid, NULL, 0);
	if(shmadd < 0)
	{
		perror("shmat");
		_exit(-1);
	}

	//拷贝数据至共享内存区
	printf("copy data to shared-memory\n");
	bzero(shmadd, BUFSZ); // 共享内存清空
	strcpy(shmadd, "how are you, mike\n");

	return 0;
}

读端代码如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

#define BUFSZ 512

int main(int argc, char *argv[])
{
	int shmid;
	int ret;
	key_t key;
	char *shmadd;

	//创建key值
	key = ftok("../", 2015);
	if(key == -1)
	{
		perror("ftok");
	}

	system("ipcs -m"); //查看共享内存

	//打开共享内存
	shmid = shmget(key, BUFSZ, IPC_CREAT|0666);
	if(shmid < 0)
	{
		perror("shmget");
		exit(-1);
	} 

	//映射
	shmadd = shmat(shmid, NULL, 0);
	if(shmadd < 0)
	{
		perror("shmat");
		exit(-1);
	}

	//读共享内存区数据
	printf("data = [%s]\n", shmadd);

	//分离共享内存和当前进程
	ret = shmdt(shmadd);
	if(ret < 0)
	{
		perror("shmdt");
		exit(1);
	}
	else
	{
		printf("deleted shared-memory\n");
	}

	//删除共享内存
	shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

	system("ipcs -m"); //查看共享内存

	return 0;
}

运行结果如下:

本教程示例代码下载请点此处。

时间: 2024-10-09 18:16:47

Linux系统编程——进程间通信:共享内存的相关文章

Linux环境编程之共享内存区(一):共享内存区简介

Spark生态圈,也就是BDAS(伯克利数据分析栈),是伯克利APMLab实验室精心打造的,力图在算法(Algorithms).机器(Machines).人(People)之间通过大规模集成,来展现大数据应用的一个平台,其核心引擎就是Spark,其计算基础是弹性分布式数据集,也就是RDD.通过Spark生态圈,AMPLab运用大数据.云计算.通信等各种资源,以及各种灵活的技术方案,对海量不透明的数据进行甄别并转化为有用的信息,以供人们更好的理解世界.Spark生态圈已经涉及到机器学习.数据挖掘.

Linux环境编程之共享内存区(二):Posix共享内存区

现在将共享内存区的概念扩展到将无亲缘关系进程间共享的内存区包括在内.Posix提供了两种在无亲缘关系进程间共享内存区的方法: 1.内存映射文件:由open函数打开,由mmap函数把得到的描述符映射到当前进程地址空间中的一个文件.(上一节就是这种技术) 2.共享内存区对象:由shm_open打开一个Posix名字(也许是在文件系统中的一个路径名),所返回的描述符由mmap函数映射到当前进程的地址空间.(本节内容) Posix共享内存区涉及以下两个步骤要求: 1.指定一个名字参数调用shm_open

Linux系统编程——进程间通信:信号中断处理

什么是信号? 信号是 Linux 进程间通信的最古老的方式.信号是url=474nN303T2Oe2ehYZjkrggeXCaJPDSrmM5Unoh4TTuty4wSgS0nl4-vl43AGMFbo0_5uH5OQFr_vaRJaZ-3lq_" style="color:rgb(202,0,0); text-decoration:none">软件中断,它是在软件层次上对中断机制的一种模拟,是一种异步通信的方式 . 信号能够导致一个正在执行的进程被还有一个正在执行的异

Linux系统编程——进程间通信(System V IPC 对象)

基本查看命令 ipcs  -m查看共享内存        ipcs -s查看信号量        ipcs -q查看消息队列 ipcrm  -m  id 删除共享内存   -M+key值 ipcrm  -s  id 删除信号量 ipcrm  -q  id 删除消息队列 (1)共享内存.为了在多个进程间进行信息交换,内核专门留出了一块内存区,可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间.共享内存允许两个或者更多进程共享一给定的存储区,是一种效率最高的进程间通信方式,因为数据不需要再服务端和客户

Linux环境编程之共享内存区(一):共享内存区简单介绍

共享内存区是可用IPC形式中最快的.一旦内存区映射到共享它的进程的地址空间,进程间数据的传递就不再涉及内核.然而往该共享内存区存放信息或从中取走信息的进程间通常须要某种形式的同步.不再涉及内核是指:进程不再通过运行不论什么进入内核的系统调用来彼此传递数据.内核必须建立同意各个进程共享该内存区的内存映射关系.然后一直管理内存区. 默认情况下通过fork派生的子进程并不与其父进程共享内存区. mmap函数把一个文件或一个Posix共享内存区对象映射到调用进程的地址空间.使用该函数的目的有: 1.使用

Linux系统编程——进程间通信(一)

基本操作命令: ps -ajx/-aux/-ef 查看进程间状态/的相互关系 top 动态显示系统中的进程 nice 按照指定的优先级运行 /renice 改变正在运行的进程的优先级 kill -9杀死进程 jobs 查看后台进程数 进程的结构.类型.状态.模式 0.Linux中进程包括三段: (1)数据段.存放的是全局变量,常量以及动态内存的数据空间. (2)正文段.存放的是程序中的代码. (3)堆栈段.存放的是函数的返回地址,函数的参数以及局部变量. 进程类型:交互进程,既可以在前台运行,也

Linux系统编程——进程间通信:消息队列

消息队列提供了一种在两个不相关的进程之间传递数据的简单高效的方法,其特点如下: 1)消息队列可以实现消息的随机查询.消息不一定要以先进先出的次序读取,编程时可以按消息的类型读取. 2)消息队列允许一个或多个进程向它写入或者读取消息. 3)与无名管道.命名管道一样,从消息队列中读出消息,消息队列中对应的数据都会被删除. 4)每个消息队列都有消息队列标识符,消息队列的标识符在整个系统中是唯一的. 5)消息队列是消息的链表,存放在内存中,由内核维护.只有内核重启或人工删除消息队列时,该消息队列才会被删

Linux系统编程——进程间通信:管道(pipe)

管道的概述 管道也叫无名管道,它是是 UNIX 系统 IPC(进程间通信) 的最古老形式,所有的 UNIX 系统都支持这种通信机制. 无名管道有如下特点: 1.半双工,数据在同一时刻只能在一个方向上流动. 2.数据只能从管道的一端写入,从另一端读出. 3.写入管道中的数据遵循先入先出的规则. 4.管道所传送的数据是无格式的,这要求管道的读出方与写入方必须事先约定好数据的格式,如多少字节算一个消息等. 5.管道不是普通的文件,不属于某个文件系统,其只存在于内存中. 6.管道在内存中对应一个缓冲区.

Linux系统编程——进程间通信:命名管道(FIFO)

命名管道的概述 无名管道,由于没有名字,只能用于亲缘关系的进程间通信(更多详情,请看<无名管道>).为了克服这个缺点,提出了命名管道(FIFO),也叫有名管道.FIFO 文件. 命名管道(FIFO)不同于无名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联,以 FIFO 的文件形式存在于文件系统中,这样,即使与 FIFO 的创建进程不存在亲缘关系的进程,只要可以访问该路径,就能够彼此通过 FIFO 相互通信,因此,通过 FIFO 不相关的进程也能交换数据. 命名管道(FIFO)和无名管道(pipe)有一