Linux System V IPC 共享内存

Linux System V IPC 共享内存

通信模型:

  1. 获取key值 :ftok()
  2. 创建/获取共享内存 :shmget()
  3. 挂接共享内存 :shmat()
  4. 脱接共享内存 :shmdt()
  5. 删除共享内存 :shmctl()

使用的头文件

#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>

ftok()

//获取key值, key值是System V IPC的标识符,成功返回key,失败返回-1设errno
//同pathname+同 proj_id==>同key_t;
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

pathname:文件名

proj_id: 1~255的一个数,表示project_id

key_t key=ftok(".",100);    //“.”就是一个存在且可访问的路径, 100是假设的proj_id
    if(-1==key)
        perror("ftok"),exit(-1);

shmget()

//创建/获取共享内存,成功返回共享内存的标识符shmid,失败返回-1设errno
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);     //多设为int shmid=...  和shmat()一起用比较好看

key:ftok()的返回值

size:共享内存的大小,实际会按照页的大小(PAGE_SIZE)来分配。0表示获取已经分配好的共享内存

shmflg:具体的操作标志

  • IPC_CREAT :若不存在则创建, 需要在shmflg中"|权限信息", eg: |0664; 若存在则打开
  • IPC_EXCL :与IPC_CREAT搭配使用, 若存在则创建失败==>报错,set errno
  • 0 :获取已经存在的共享内存
//创建shared memory
shmid=shmget(key,4,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664);
if(-1==shmid)
    perror("shmget"),exit(-1);

Q :既然shmget()可以创建, 那要ftok()有啥用

A

:shmget才是创建共享内存, ftok()只是用来产生一个key

shmat()

//挂接共享内存,成功返回映射内存的地址,失败返回(void*)-1设errno
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

shmid: shmget()的返回值

shmaddr

  • NULL表示由系统选择 (同mmap())
  • 非NULL且shflg是SHM_RND,会按照页对齐的原则从shmaddr开始找最近的地址开始分配分,否则shmaddr指定的地址必须是页对齐的
  • shmflg :操作的标志, 给0即可
    • SHM_RDONLY 表示挂接到该共享内存的进程必须有读权限
    • SHM_REMAP (Linux-specific)表示如果要映射的共享内存已经有现存的内存,那么就将旧的替换
//挂接共享内存
void* pv=shmat(shmid,NULL,0);
if((void*)-1==pv)
    perror("shmat"),exit(-1);

shmdt()

//脱接共享内存,成功返回0,失败返回-1设errno
int shmdt(const void *shmaddr);
//脱接shm
int res=shmdt(pv);
if(-1==res)
    perror("shmdt"),exit(-1);

shmctl()

//共享内存管理,成功返回0,失败返回-1设errno
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

shmid:共享内存的id,由shmget()返回

buf: shmid_ds类型的指针

struct shmid_ds {
   struct ipc_perm  shm_perm;       /* Ownership and permissions */
    size_t          shm_segsz;      /* Size of segment (bytes) */
    time_t          shm_atime;      /* Last attach time */
    time_t          shm_dtime;      /* Last detach time */
    time_t          shm_ctime;      /* Last change time */
    pid_t           shm_cpid;       /* PID of creator */
    pid_t           shm_lpid;       /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
    shmatt_t        shm_nattch;     /* No. of current attaches */
    ...
};
//<sys/ipc.h>
struct ipc_perm {
   key_t            __key;      /* Key supplied to shmget(2) */
   uid_t            uid;        /* Effective UID of owner */
   gid_t            gid;        /* Effective GID of owner */
   uid_t            cuid;       /* Effective UID of creator */
   gid_t            cgid;       /* Effective GID of creator */
   unsigned short   mode;       /* Permissions + SHM_DEST and SHM_LOCKED flags */
   unsigned short   __seq;      /* Sequence number */
};

cmd

  • IPC_STAT 表示从内核中拷贝关于这个shmid的信息到buf指向的shmid_ds中
  • IPC_SET 将buf指向的shmid_ds的信息写入到内核的结构体中,同时更新成员shm_ctime
  • IPC_RMID 销毁共享内存
  • IPC_INFO(Linux-specific)返回系统对共享内存的限制写入到buf指向的时shminfo结构体中

    //_GNU_SOURCE
    struct  shminfo {
        unsigned long   shmmax; /* Maximum segment size */
        unsigned long   shmmin; /* Minimum segment size; always 1 */
        unsigned long   shmmni; /* Maximum number of segments */
        unsigned long   shmseg; /* Maximum number of segments that a process can attach; unused within kernel */
        unsigned long   shmall; /* Maximum number of pages of shared memory, system-wide */
     };
     //shmmni, shmmax, and shmall 可以童工/proc里的同名文件进行修改
  • SHM_INFO(Linux-specific) 返回一个shm_info结构体来表示该共享内存消耗的系统资源

    //_GNU_SOURCE
    struct shm_info {
        int             used_ids;   /* # of currently existing segments */
        unsigned long   shm_tot;    /* Total number of shared memory pages */
        unsigned long   shm_rss;    /* # of resident shared memory pages */
        unsigned long   shm_swp;    /* # of swapped shared memory pages */
        unsigned long   swap_attempts; /* Unused since Linux 2.4 */
        unsigned long   swap_successes;/* Unused since Linux 2.4 */
     };
  • SHM_STAT (Linux-specific) 为IPC_STAT返回一个shmid_ds结构结构体,不同的是shmid的参数不是一个标识符,而是内核中一个包含了系统中所有共享内存信息的索引
  • SHM_LOCK 防止系统将共享内存放到swap区,IPC_STAT读到的信息中SHM_LOCKED标记就被设置了
  • SHM_UNLOCK解除锁定,即允许共享内存被系统放到swap区

//使用IPC_RMID删除共享内存
int res=shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);
if(-1==res)
    perror("shmctl"),exit(-1);

例子

//Sys V IPC shm
int shmid;          //定义全局变量记录id
void fa(int signo){
    printf("deleting shared memories...\n");
    sleep(3);//其实没用
    int res=shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);
    if(-1==res)
        perror("shmctl"),exit(-1);
    printf("delete success\n");
    exit(0);    //ctrl+C已经不能结束while(1),用exit(0)来终结
}
int main(){
    //获取key
    key_t key=ftok(".",100);    //.就是一个存在且可访问的路径, 100是随便给的
    if(-1==key)
        perror("ftok"),exit(-1);
    printf("key=%#x\n",key);    //打印出进制的标示,即0x
    //创建shared memory
    shmid=shmget(key,4,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664);
    if(-1==shmid)
        perror("shmget"),exit(-1);
    printf("shmid=%d\n",shmid);
    //挂接shm
    void* pv=shmat(shmid,NULL,0);
    if((void*)-1==pv)
        perror("shmat"),exit(-1);
    printf("link shared memory success\n");
    //访问shm
    int* pi=(int*)pv;
    *pi=100;
    //脱接shm
    int res=shmdt(pv);
    if(-1==res)
        perror("shmdt"),exit(-1);
    printf("unlink success\n");
    //如果不再使用,删除shm
    printf("删除共享内存请按Ctrl C...\n");
    if(SIG_ERR==signal(SIGINT,fa))
        perror("signal"),exit(-1);
    while(1);
    return 0;
}

本文永久更新链接地址 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-10/135808.htm

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