Linux IPC System V 共享内存

时间：2023-03-08 22:43:04

模型

#include<sys/types.h>

#include<sys/ipc.h>

#include<sys/shm.h>

ftok()	    //获取key值

shmget()    //创建/获取共享内存

shmat()     //挂接共享内存

shmdt()     //脱接共享内存

shmctl()    //删除共享内存

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,其实这个key的位置自己随意填一个数也可以运行，但是相对系统生成的，很容易造成冲突，所以最好用ftok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;

}

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