Linux 进程通信，System V 第五节------>共享内存区—转
一：简介
前面已经学过：pipe，FIFO，msg queue， 今天要学的是“共享内存区”
1.共享内存区是进程通信中最快的方式，而且传递的信息量是很大的！
2.是通过内存区间映射到进程空间来实现的！因此这种进程间的通信不再涉及到内核！
(即进程不是通过执行任何的进入内核的系统调用来传递数据的。这样内核就必须建立允许各个进程之间的
共享内存区的映射关系，然后一直管理该内存区！同时也要保证所谓的同步，有序，而且没有死锁！)
3.简单的实现过程：
<1>.server获得访问共享内存区的权限
<2>.server从输入文件中读取数据到共享内存区(需要一次copy内容 )
<3>.server输入数据OK后，通知用户进程
<4>.最后用户进程从共享内存区中取出data( 需要一次copy内容)
但是与pipe，FIFO以及msg queue的区别是：
此三者需要进程的操作是：server和client的发送和接受data都是需要进行一次copy，所以一共有4次数据拷贝，所以效率不如“共享内存区”
4.数据结构：
1 #include<sys/shm.h>
2
3 structshmid_ds
4 {
5 structipc_perm shm_perm; //!> 权限设置结构体
6 size_t shm_segsz; //!> 内存块大小
7 pid_t shm_lpid; //!> 最后一次操作的进程ID
8 pid_t shm_cpid; //!> 创建进程的ID
9 shmatt_t shm_nattch; //!> 当前的附接数
10 shmatt_t shm_cnattch; //!> 内核的附接数
11 time_t shm_atime; //!> 最后一次关联时间
12 time_t shm_dtime; //!> 分离时间
13 time_t shm_ctime; //!> 最后一次改变时间
14 };
5.共享内存区的创建和操作：
#include<sys/types>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int oflag );
参数：
key:ftok返回值或者IPC_PRIVATE
size:共享内存区大小( 字节为单位，if访问一个已经存在的，那么就是0 )
oflag:权限的组合(同前面讲的 )
创建OK后，那么就可以使用shmat函数来链接到它的地址空间！
void *shmat( int shmid, const void * addr, int flag);
//!> -------->链接共享区到哪个地址上与addr参数以及flag中是否指定SHM_RND有关！
//!> if addr == 0，那么连接到内核选择的第一个可用地址上
//!> if addr!= 0 && 没有SHM_RND，那么连接到addr上
//!> if addr !=0 && 指定SHM_RND，那么连接到addr-( addr modSHMLBA )上，SHM_RND是取整意思
//!>SHMLBA是指最低边界地址倍数。所以此算式表示靠近addr的一个边界地址上
使用OK后就可以断开链接：shmdt函数
int shmdt(const void * addr); //!> 注意参数是shmat的返回值！！！
最后要删除内存：shmctl函数
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds * buff );
参数：
shmid:就是创建或者打开是shmget函数的返回值
cmd:有多种取值
buff:主要用在IPC_STAT取回结构体的值和IPC_SET设置结构体值中使用！
cmd：
IPC_STAT:取得shmid_ds的结构体，放在buff中
IPC_SET:按照buff设置结构体权限值-> sem_perm.uid, sem_perm.gid, sem_perm.mode；注意其允许执行的权限进程( 与前面一样)
IPC_RMID:删除共享内存区，注意其删除是与文件inode差不多，只有当计数值为0才删除，否则仅仅是删除一个标志顺便计数器--就OK！
SHM_LOCK:锁住共享内存区，只有super用户权限才OK！
SHM_UNLOCK: 解锁，权限用户为super
二.
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
//简单的函数应用
////// 创建实例
1 #include <stdio.h>
2 #include <sys/types.h>
3 #include <sys/ipc.h>
4 #include <stdlib.h>
5 #include <sys/shm.h>
6
7 int main( int argc, char ** argv )
8 {
9 int semid;
10 int flag;
11 size_t len;
12
13 if( argc !=3 ) //!> 表示我们要输入2个字符串参数(因为第一个是默认的程序运行的全路径名 )
14 {
15 printf("usage:shmget <pathname><length>\n" );
16 exit(EXIT_FAILURE );
17 }
18
19 len = atoi(argv[2] ); //!> 第二个参数作为长度而已
20 flag =IPC_CREAT; //!> 创建标志( 具有唯一性 )------->注意IPC_EXCL:决定了唯一性！ | IPC_EXCL
21
22 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.
23 //!> Create the sempore
24 if( ( sema' ), len, flag ) ) == -1 )
25 {
26 printf("\nCreate semaprore error...\n");
27 exit(EXIT_FAILURE );
28 }
29
30 printf("\nThe semid = %d\n", semid );
31
32 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.
33 //!> Display attribute
34 intdis;
35 structshmid_ds buff[10];
36 if( ( dis =shmctl( semid, IPC_STAT, buff ) ) == -1 )
37 {
38 printf("\nDisplay the attribute error...\n" );
39 exit(EXIT_FAILURE );
40 }
41
42 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.
43 //!> Delete the semapore
44 intdel;
45 if( ( del =shmctl( semid, IPC_RMID, NULL ) ) == -1 )
46 {
47 printf("\nDelete error... \n");
48 exit(EXIT_FAILURE );
49 }
50
51 return0;
52 }三：
//-------------------------------------------------------------------------------------------------
// 生产者与消费者
1.core简介：
我们可以知道在server(生产者)中我们给的最大的src就是5个，所以if我们仅仅是只执行serever，那么执行5次后必须要等待，因为P不到src了，但是if有client(消费者)存在，那么就可以，因为消费者消费OK后
归还src，那么server又可以执行下去了。
2.
CODE：
////// producer
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4 #include <fcntl.h>
5 #include <unistd.h>
6 #include <sys/types.h>
7 #include <sys/ipc.h>
8 #include <sys/sem.h>
9 #include <sys/shm.h>
10 #include <sys/stat.h>
11
12 #define MAXSHM 5 //!> 定义缓冲区变量个数
13
14 union semun //!> 此处我们主要是为了SETVALUE使用
15 {
16 int val; //!>设置信号的值
17 structsemid_ds* buf; //!> buffer:IPC_STAT, IPC_SET
18 unsignedshort* array; //!> GETALL, SETALL的数组
19 };
20
21 int main()
22 {
23 key_t ipckey; //!> ipc 的 key
24 key_t semkey; //!> 信号量的key
25
26 int shmid; //!> ipc(此处是共享内存区模式导致)的ID
27 int semid; //!> 共享内存区ID
28
29 char* addr_c; //!> 共享区的地址
30
31 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
32 //!> 对于共享区的处理(key and id and addr. )
33
34 ipckey =ftok( "/tmp/Linux/ipc", 368); //!> get ipc key
35 if( ipckey== -1 )
36 {
37 printf("\nCreate IPC key error...\n" );
38 exit(EXIT_FAILURE );
39 }
40
41 shmid =shmget( ipckey, 1024, IPC_CREAT | 0666); //!> get ipc id
42 if( shmid ==-1 )
43 {
44 printf("\nCreate IPC id error...\n" );
45 exit(EXIT_FAILURE );
46 }
47
48 addr_c = (char * )shmat( shmid, NULL, 0); //!> 链接到第一个可用的地址上
49 if( *( ( int* )addr_c ) == -1) //!> Set addr...
50 {
51 printf("\nSet addr. error...\n" );
52 exit(EXIT_FAILURE );
53 }
54
55 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
56 //!> 对于信号量的处理(key and id)
57
58 structsembuf P, V; //!> P V 操作变量
59 union semun arg1, arg2,arg3; //!> 设置semid此信号集合中的三种信号量
60 //!> 具体的下面有解释
61
62 semkey =ftok( "/tmp/Linux/sem", 368); //!> get sempore key
63 if( semkey== -1 )
64 {
65 printf("\nCeate sem. key error...\n" );
66 exit(EXIT_FAILURE );
67 }
68
69 //!> 请注意此处创建的一个信号量集合！
70 //!> 里面可以有不同的信号处理不同事件！！！！
71 semid =semget( semkey, 3, IPC_CREAT | 0666); //!> get sem. id
72 //!> 信号集合中信号为3种
73 if( semid< 0 )
74 {
75 printf("\nCreate sem. id error...\n" );
76 exit(EXIT_FAILURE );
77 }
78
79 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
80 //!> 初始化信号灯中信号量
81
82
83
84 arg1.val =0; //!> 缓冲区无数据，( 即信号满 )
85 if( semctl(semid, 0, SETVAL, arg1 ) == -1) //!> 设置VALUE = arg1 = 0
86 { //!> sem 编号为0
87 printf("\nSelValue (信号满) error...\n" );
88 exit(EXIT_FAILURE );
89 }
90
91 arg2.val =MAXSHM; //!> 缓冲区 5 个空闲元素
92 if( semctl(semid, 1, SETVAL, arg2 ) == -1) //!> 设置VALUE == arg2 = 5
93 { //!> sem 编号为1
94 printf("\nSetValue (信号空) error...\n" );
95 exit(EXIT_FAILURE );
96 }
97
98 arg3.val =1; //!> 这个相当于是互斥使用缓冲区
99 if( semctl(semid, 2, SETVAL, arg3 ) == -1 )
100 {
101 printf("\nCreate 互斥缓冲区 error...\n" );
102 exit(EXIT_FAILURE );
103 }
104
105 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
106 //!> 初始化P V 操作
107
108 P.sem_num =0;
109 P.sem_op =-1; //!> 注意：P的操作是 -- 操作( 就是-1处理)
110 P.sem_flg =SEM_UNDO;
111
112 V.sem_num =0;
113 V.sem_op= 1; //!> 注意：V的操作是 ++ 操作( 就是+1处理 )
114 V.sem_flg =SEM_UNDO;
115
116 //!>下面进行的就是简单的PV操作
117 int i =0;
118 while( i< 10) //!> 进行10次操作
119 {
120 P.sem_num =1; //!> 注意P操作的是index=1的信号量
121 //!> 也就是存在元素的集合(--操作)
122 semop(semid, &P, 1); //!> 进行P操作一次
123
124 P.sem_num =2; //!> 此处是互斥操作信号量
125 semop(semid, &P, 1); //!> 只让一个进程操作，其他的等待
126
127 addr_c[i] =i + 'a'; //!> 仅仅是为了输出显示而已
128 printf("\n产生空间 addr_c[%d] =%c \n", i, addr_c[i]);
129
130 V.sem_num =2; //!> 对互斥操作进行V
131 semop(semid, &V, 1 );
132
133 V.sem_num =0; //!> P一个src后，就要加入开始没有元素的信号量中
134 semop(semid, &V, 1 );
135
136 i++;
137 sleep( 1);
138 }
139
140 sleep( 60);
141
142 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
143 //!> 退出共享区失败
144
145 if( shmdt(addr_c ) == -1)
146 {
147 printf("\n退出共享区失败\n" );
148 exit(EXIT_FAILURE );
149 }
150
151 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
152 //!> 删除共享区
153
154 if( shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL ) == -1)
155 {
156 printf("\n删除共享区失败\n" );
157 exit(EXIT_FAILURE );
158 }
159
160 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
161 //!> 删除信号集
162
163 if( semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0 ) == -1 )
164 {
165 printf("\n撤销信号集失败\n" );
166 exit(EXIT_FAILURE );
167 }
168
169 exit(EXIT_SUCCESS );
170 }
171
172
173
174 ///// consumer
175
176 #include <stdio.h>
177 #include <string.h>
178 #include <stdlib.h>
179 #include <fcntl.h>
180 #include <sys/stat.h>
181 #include <sys/ipc.h>
182 #include <sys/sem.h>
183 #include <sys/shm.h>
184 #include <sys/types.h>
185
186 #define MAXSHM 5
187
188 union semun //!> 此处我们主要是为了SETVALUE使用
189 {
190 int val; //!>设置信号的值
191 structsemid_ds* buf; //!> buffer:IPC_STAT, IPC_SET
192 unsignedshort* array; //!> GETALL, SETALL的数组
193 };
194
195 int main()
196 {
197 key_t ipckey;
198 key_t semkey;
199
200 int shmid;
201 int semid;
202
203 char* addr_c;
204
205 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
206 //!> 得到IPC/SEM的key和id
207
208 ipckey =ftok( "/tmp/Linux/ipc", 368); //!> get ipc key
209 if( ipckey== -1 )
210 {
211 printf("\nCreate IPC key error...\n");
212 exit(EXIT_FAILURE );
213 }
214
215 shmid =shmget( ipckey, 1024, IPC_EXCL | 0666 );
216 if( shmid ==-1 )
217 {
218 printf("\nCreate IPC ID error...\n" );
219 exit(EXIT_FAILURE );
220 }
221
222 addr_c = (char * )shmat( shmid, NULL, 0 );
223 if( *( ( int* ) addr_c ) == -1 )
224 {
225 printf("\nCreate addr error...\n" );
226 exit(EXIT_FAILURE );
227 }
228
229 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
230 //!> 定义信号量的数据结构
231
232 structsembuf P, V;
233
234 semkey =ftok( "/tmp/Linux/sem", 368 );
235 if( semkey== -1 )
236 {
237 printf("\nCreate sem. key error... \n");
238 exit(EXIT_FAILURE );
239 }
240
241 semid =semget( semkey, 0, IPC_EXCL | 0666);
242 //!> 在“生产者”中已经创建了，所以此处只要引用就好，所以第二参数0
243 if( semid< 0 )
244 {
245 printf("\nCreate sem. ID error...\n" );
246 exit(EXIT_FAILURE );
247 }
248
249 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
250 //!> 初始化P V 操作
251
252 P.sem_num =0;
253 P.sem_op =-1; //!> 减去1操作
254 P.sem_flg =SEM_UNDO;
255
256 V.sem_num =0;
257 V.sem_op= 1; //!> 加上1操作
258 V.sem_flg =SEM_UNDO;
259
260 int i =0;
261 while( i< 10 )
262 {
263 //!> 先需要等待
264 P.sem_num =0; //!> 注意开始我们知道这里面没有空间，
265 //!> 所以要等待server端的V操作，整体
266 //!> 看来我们知道，server P10次V10次，
267 //!> 此处就连续的读写就可以了
268 semop( semid, &P, 1 );
269
270 P.sem_num =2; //!> 此处是互斥操作
271 semop( semid, &P, 1 );
272
273 printf("\n消费空间 addr_c[%d] = %c\n", i,addr_c[i]);
274
275 V.sem_num =2; //!> 释放互斥区
276 semop( semid, &V, 1 );
277
278 V.sem_num =1; //!> 那么 原来装有src信号量有了新的空间
279 semop( semid, &V, 1); //!> 也就是 ++ 处理
280
281 i++;
282 sleep( 2 );
283 }
284
285 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
286 //!> 下面释放链接
287
288 if( shmdt(addr_c ) == -1 )
289 {
290 printf("\n退出共享区失败\n" );
291 exit(EXIT_FAILURE );
292 }
293
294 exit(EXIT_FAILURE );
295 }- 上一篇 »Java内存释放机制
- 下一篇 »linux 下共享库创建及使用
