linux网络编程之System V 共享内存 和 系列函数

消息队列一样,共享内存也有自己的数据结构,如下:

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 */ ... };

同样地,第一个成员是共有的IPC内核数据结构,其余是私有成员。

以下是几个共享内存函数:

#include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg); void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); int shmdt(const void *shmaddr); int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

功能:用来创建共享内存 原型 int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg); 参数 key:这个共享内存段名字 size:共享内存大小 shmflg:由九个权限标志构成,它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的 返回值:成功返回一个非负整数,即该共享内存段的标识码;失败返回-1

功能:将共享内存段连接到进程地址空间 原型 void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); 参数 shmid: 共享内存标识 shmaddr:指定连接的地址 shmflg:它的两个可能取值是SHM_RND和SHM_RDONLY 返回值:成功返回一个指针,指向共享内存第一个字节;失败返回-1

shmaddr为NULL,核心自动选择一个地址 shmaddr不为NULL且shmflg无SHM_RND标记,则以shmaddr为连接地址。 shmaddr不为NULL且shmflg设置了SHM_RND标记,则连接的地址会自动向下调整为SHMLBA的整数倍。

公式:shmaddr - (shmaddr % SHMLBA) shmflg=SHM_RDONLY,表示连接操作用来只读共享内存

功能:将共享内存段与当前进程脱离 原型 int shmdt(const void *shmaddr); 参数 shmaddr: 由shmat所返回的指针 返回值:成功返回0;失败返回-1 注意:将共享内存段与当前进程脱离不等于删除共享内存段

功能:用于控制共享内存 原型 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf); 参数 shmid:由shmget返回的共享内存标识码 cmd:将要采取的动作(有三个可取值) buf:指向一个保存着共享内存的模式状态和访问权限的数据结构 返回值:成功返回0;失败返回-1

cmd 的取值如下,与消息队列类似:

IPC_STAT 把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值 IPC_SET 在进程有足够权限的前提下,把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds数据结构中给出的值 IPC_RMID 删除共享内存段

下面写两个函数测试一下:

shm_write.c

#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/msg.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/mman.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>

#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

typedef struct stu
{
    char name[32];
    int age;
} STU;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int shmid;
    shmid = shmget(1234, sizeof(STU), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid == -1)
        ERR_EXIT("shmget");

    STU *p;
    p = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (void *) - 1)
        ERR_EXIT("shmat");

    strcpy(p->name, "lisi");
    p->age = 20;

    shmdt(p);

    return 0;
}

在上面程序中,先创建一块共享内存,再映射到进程的地址空间。

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ipcs -m ------ Shared Memory Segments -------- key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status       simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ./shm_write  simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ipcs -m ------ Shared Memory Segments -------- key         shmid      owner      perms      bytes      nattch     status       0x000004d2     0          simba      666           36            0                        可以看到创建了一块共享内存,字节数为写入的STU大小,natth 表示进程连接个数,若在上面程序的shmdt 之前sleep(n); 此时在另一窗口观察,可发现连接数为1,进程退出时,连接数再次为0。

shm_read.c

#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/msg.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/mman.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>

#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

typedef struct stu
{
    char name[32];
    int age;
} STU;

int main(int argc, char *argv[])
{
    int shmid;
    shmid = shmget(1234, 0, 0);
    if (shmid == -1)
        ERR_EXIT("shmget");

    STU *p;
    p = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (void *) - 1)
        ERR_EXIT("shmat");

    printf("name = %s age = %d\n", p->name, p->age);

    shmdt(p);

    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    return 0;
}

上面程序中,先打开共享内存,若未知共享内存大小,size 可设为0,然后也映射到自身的进程地址空间,读取数据,最后使用shmctl 删除这段共享内存。

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ./shm_read  name = lisi age = 20 simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/system_v$ ipcs -m ------ Shared Memory Segments -------- key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status 

共享内存段已经被删除。

注:ipcs [-m|-q|-s]    ipcrm [ -M key | -m id | -Q key | -q id | -S key | -s id ]

参考:《UNP》

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