Linux進程間如何共享記憶體

共享記憶體 IPC 原理

共享記憶體進程間通訊機制主要用於實現進程間大量的資料傳輸，下圖所示為進程間使用共享記憶體實現大量資料傳輸的示意圖：

#共享記憶體是記憶體中單獨開啟的一段記憶體空間，這段記憶體空間有自己獨特的資料結構，包括存取權、大小和最近存取的時間等。此資料結構定義如下：

from /usr/include/linux/shm.h

struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm; /* operation perms 操作权限 */
int shm_segsz; /* size of segment (bytes) 段长度大小 */
__kernel_time_t shm_atime; /* last attach time 最近attach时间 */
__kernel_time_t shm_dtime; /* last detach time 最近detach时间 */
__kernel_time_t shm_ctime; /* last change time 最近change时间 */
__kernel_ipc_pid_t shm_cpid; /* pid of creator 创建者pid */
__kernel_ipc_pid_t shm_lpid; /* pid of last operator 最近操作pid */
unsigned short shm_nattch; /* no. of current attaches */
unsigned short shm_unused; /* compatibility */
void *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */
void *shm_unused3; /* unused */
};

兩個進程在使用此共享記憶體空間之前，需要在進程位址空間與共享記憶體空間之間建立聯繫，即將共享記憶體空間掛載到進程中。

系統對共享記憶體做了以下限制：

#define SHMMAX 0x2000000 /* max shared seg size (bytes) 最大共享段大小 */
#define SHMMIN 1 /* min shared seg size (bytes) 最小共享段大小 */
#define SHMMNI 4096 /* max num of segs system wide */
#define SHMALL (SHMMAX/getpagesize()*(SHMMNI/16))
#define SHMSEG SHMMNI /* max shared segs per process */

Linux 共享記憶體管理

1.建立共享記憶體

#

#include <sys> #include <sys></sys></sys>

/*
* 第一個參數為 key 值，一般由 ftok() 函數產生
* 第二個參數為想要建立的共享記憶體段大小(單位為位元組)
* 第三個參數用來標識共享記憶體段的建立標識
*/

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

2.共享記憶體控制

#

#include <sys> #include <sys></sys></sys>

/*
* 第一個參數為要操作的共享記憶體標識符
* 第二個參數為要執行的操作
* 第三個參數為 shmid_ds 結構的暫時共享記憶體變數資訊
*/

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

3.映射共享記憶體物件

#系統呼叫 shmat() 函數實作將一個共享記憶體段映射到呼叫程序的資料段中，並傳回記憶體空間首位址，其函數宣告如下：

#include <sys>
#include <sys>
</sys></sys>

/*
* 第一個參數為要操作的共享記憶體標識符
* 第二個參數用來指定共享記憶體的映射位址，非0則為此參數，為0的話由系統分配
* 第三個參數用來指定共享記憶體段的存取權限和映射條件
*/

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

4.分離共享記憶體物件

#在使用完畢共享記憶體空間後，需要使用 shmdt() 函數呼叫將其與目前進程分開。函數宣告如下：

#include <sys>
#include <sys>
</sys></sys>

/*
* 參數為分配的共享記憶體首位址
*/

int shmdt(const void *shmaddr);

共享內存在父子進程間遵循的約定

#1.使用 fork() 函數建立子程序後，該程序繼承父親程序掛載的共享記憶體。

2.如果呼叫 exec() 執行一個新的程序，則所有掛載的共享記憶體將被自動卸載。

3.如果在某個進程中呼叫了 exit() 函數，所有掛載的共享記憶體將與目前進程脫離關係。

程式實例

申請一段共享內存，父進程在首地址存入一整數，子進程讀出。

#include
#include <sys>
#include <sys>
#include <sys>
#include
#include

#define SHM_SIZE 1024

int main()
{
int shm_id, pid;
int *ptr = NULL;
</sys></sys></sys>

/* 申請共享記憶體 */

shm_id = shmget((key_t)1004, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0600);

/* 映射共享記憶體到進程位址空間 */

ptr = (int*)shmat(shm_id, 0, 0);

printf("Attach addr is %p \n", ptr);

*ptr = 1004;

printf("The Value of Parent is : %d \n", *ptr);

if((pid=fork()) == -1){
perror("fork Err");
exit(0);
}
else if(!pid){
printf("The Value of Child is : %d \n", *ptr);
exit(0);
}else{
sleep(1);

/* 解除對映 */

shmdt(ptr);

/* 刪除共享記憶體 */

shmctl(shm_id, IPC_RMID, 0);
}

return 0;
}

輸出結果：

#

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