linux 进程间通信——内存共享映射mmap和munmap

IPC三种通信机制是指：信号量、共享内存、消息队列，

信号量：通过操作系统中的PV操作来实现；

共享内存：申请一块内存，进程A往共享内存中写，其他的进程就可以通过读出共享内存中的内容来获取进程A所传送的信息；

消息队列：创建一个消息队列，进程A往队列里面写，那么进程B通过读队列中的容来获取进程A传送的信息。

　　mmap可以把磁盘文件的一部分直接映射到内存，这样文件中的位置直接就有对应的内存地址，对文件的读写可以直接用指针来操做而不需要read/write函数。

#include <sys/mman.h>

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
int munmap(void *addr, size_t length);

　　如果addr参数为NULL，内核会自己在进程地址空间中选择合适的地址建立映射。如果addr不是NULL，则给内核一个提示，应该从什么地址开始映射，内核会选择addr之上的某个合适的地址开始映射。建立映射后，真正的映射首地址通过返回值可以得到。len参数是需要映射的那一部分文件的长度。off参数是从文件的什么位置开始映射，必须是页大小的整数倍（在32位体系统结构上通常是4K）。filedes是代表该文件的描述符。 
　　 
prot参数有四种取值： 
　　１）PROT_EXEC 表示映射的这一段可执行，例如映射共享库 
　　２）PROT_READ 表示映射的这一段可读 
　　３）PROT_WRITE 表示映射的这一段可写 
　　４） PROT_NONE 表示映射的这一段不可访问 
　　　 
flag参数有很多种取值，这里只讲两种常用的，其它取值可查看mmap(2)

• MAP_SHARED 多个进程对同一个文件的映射是共享的，一个进程对映射的内存做了修改，另一个进程也会看到这种变化。
• MAP_PRIVATE 多个进程对同一个文件的映射不是共享的，一个进程对映射的内存做了修改，另一个进程并不会看到这种变化，也不会真的写到文件中去。

＊ 如果mmap成功则返回映射首地址，如果出错则返回常数MAP_FAILED。当进程终止时，该进程的映射内存会自动解除，也可以调用munmap解除映射。munmap成功返回0，出错返回-1。

/* 运行前准备 */
[email protected]:~$ vi hello
[email protected]:~$ cat hello
helloworld
[email protected]:~$ od -tx1 -tc hello
0000000 68 65 6c 6c 6f 77 6f 72 6c 64 0a
        h  e  l  l  o  w  o  r  l  d  \n
0000013

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>

int main(void)
{
    int fd, *p, len;
    fd = open("hello",O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }
    //获取文件长度
    len = lseek(fd, 0, SEEK_END);
    //建立映射
    p = mmap(NULL, len, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(p == MAP_FAILED)
    {//如果失败,记住这种检测方式
        perror("mmap");
        exit(1);
    }
    //即使关闭文件也不会释放映射
    close(fd);
    //由于是共享映射,所以映射源也会被修改
    p[0] = 0x30313233;

    munmap(p, len);

    return 0;
}

/* 运行后结果(小端存储的原因) */
[email protected]:~$ cat hello
3210oworld
[email protected]:~$ od -tx1 -tc hello
0000000 33 32 31 30 6f 77 6f 72 6c 64 0a
        3  2  1  0  o  w  o  r  l  d  \n
0000013

利用内存映射的特性，也可以用于进程间的通信，但是要注意的是：
1、用于进程间通信时，一般设计成结构体，来传输通信的数据
2、进程间通信的文件，应该设计成临时文件（即创建文件，使用文件，删除文件）
3、 当报总线错误时，优先查看共享文件是否有存储空间