Linux如何实现进程间共享内存(linux,开发技术)

共享内存就是允许两个或多个进程共享一定的存储区。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。因为数据不需要在客户机和服务器端之间复制，数据直接写到内存，不用若干次数据拷贝，所以这是最快的一种IPC。

共享内存 IPC 原理

共享内存进程间通信机制主要用于实现进程间大量的数据传输，下图所示为进程间使用共享内存实现大量数据传输的示意图：

共享内存是在内存中单独开辟的一段内存空间，这段内存空间有自己特有的数据结构，包括访问权限、大小和最近访问的时间等。该数据结构定义如下：

from/usr/include/linux/shm.hstructshmid_ds{structipc_permshm_perm;/*operationperms操作权限*/intshm_segsz;/*sizeofsegment(bytes)段长度大小*/__kernel_time_tshm_atime;/*lastattachtime最近attach时间*/__kernel_time_tshm_dtime;/*lastdetachtime最近detach时间*/__kernel_time_tshm_ctime;/*lastchangetime最近change时间*/__kernel_ipc_pid_tshm_cpid;/*pidofcreator创建者pid*/__kernel_ipc_pid_tshm_lpid;/*pidoflastoperator最近操作pid*/unsignedshortshm_nattch;/*no.ofcurrentattaches*/unsignedshortshm_unused;/*compatibility*/void*shm_unused2;/*ditto-usedbyDIPC*/void*shm_unused3;/*unused*/};

两个进程在使用此共享内存空间之前，需要在进程地址空间与共享内存空间之间建立联系，即将共享内存空间挂载到进程中。

系统对共享内存做了以下限制：

#defineSHMMAX0x2000000/*maxsharedsegsize(bytes)最大共享段大小*/#defineSHMMIN1/*minsharedsegsize(bytes)最小共享段大小*/#defineSHMMNI4096/*maxnumofsegssystemwide*/#defineSHMALL(SHMMAX/getpagesize()*(SHMMNI/16))#defineSHMSEGSHMMNI/*maxsharedsegsperprocess*/

Linux 共享内存管理

1.创建共享内存

#include#include

/* * 第一个参数为 key 值，一般由 ftok() 函数产生 * 第二个参数为欲创建的共享内存段大小(单位为字节) * 第三个参数用来标识共享内存段的创建标识 */

intshmget(key_tkey,size_tsize,intshmflg);

2.共享内存控制

#include#include

/* * 第一个参数为要操作的共享内存标识符 * 第二个参数为要执行的操作 * 第三个参数为 shmid_ds 结构的临时共享内存变量信息 */

intshmctl(intshmid,intcmd,structshmid_ds*buf);

3.映射共享内存对象

系统调用 shmat() 函数实现将一个共享内存段映射到调用进程的数据段中，并返回内存空间首地址，其函数声明如下：

#include#include

/* * 第一个参数为要操作的共享内存标识符 * 第二个参数用来指定共享内存的映射地址，非0则为此参数，为0的话由系统分配 * 第三个参数用来指定共享内存段的访问权限和映射条件 */

void*shmat(intshmid,constvoid*shmaddr,intshmflg);

4.分离共享内存对象

在使用完毕共享内存空间后，需要使用 shmdt() 函数调用将其与当前进程分离。函数声明如下：

#include#include

/* * 参数为分配的共享内存首地址 */

intshmdt(constvoid*shmaddr);

共享内存在父子进程间遵循的约定

1.使用 fork() 函数创建一个子进程后，该进程继承父亲进程挂载的共享内存。

2.如果调用 exec() 执行一个新的程序，则所有挂载的共享内存将被自动卸载。

3.如果在某个进程中调用了 exit() 函数，所有挂载的共享内存将与当前进程脱离关系。

程序实例

申请一段共享内存，父进程在首地址处存入一整数，子进程读出。

#include#include#include#include#include#include#defineSHM_SIZE1024intmain(){intshm_id,pid;int*ptr=NULL;

/* 申请共享内存 */

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

/* 映射共享内存到进程地址空间 */

ptr=(int*)shmat(shm_id,0,0);printf("Attachaddris%p\n",ptr);*ptr=1004;printf("TheValueofParentis:%d\n",*ptr);if((pid=fork())==-1){perror("forkErr");exit(0);}elseif(!pid){printf("TheValueofChildis:%d\n",*ptr);exit(0);}else{sleep(1);

/* 解除映射 */

shmdt(ptr);

/* 删除共享内存 */

shmctl(shm_id,IPC_RMID,0);}return0;}

输出结果：