System V IPC(3)-共用記憶體

一.概述                                                   

1.共用記憶體允許多個進程共用物理記憶體的同一塊記憶體區。

2.與管道和消息隊列不同，共用記憶體在用戶記憶體空間，不需要內核介入。降低了內核和用戶緩衝區的數據複製開銷。所以這種IPC速度比較快。

3.多個進程共用記憶體時需要其他同步機制來控制臨界區，如上一篇的信號量

二.函數介面                                            

1.創建或打開共用記憶體

1 #include <sys/shm.h>
2 
3 int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

key和shmflg同消息隊列和信號量一樣，這裡不再敘述。

size：需要分配記憶體的大小

2.使用共用記憶體

1 #include <sys/shm.h>
2 
3 void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

shmid：shmget()返回的值

shmaddr：把剛剛創建的記憶體指向該指針。如果是NULL，內核會自動選擇。

shmflg：如果shmaddr不為NULL，shmflg控制shmaddr如果指向記憶體。如記憶體只讀，計算記憶體地址倍數等，可以查看man手冊。

3.分離共用記憶體

1 #include <sys/shm.h>
2 
3 
4 int shmdt(const void *shmaddr);

shmaddr是該進程指向共用記憶體的指針。把該共用記憶體從該進程分離，即該共用記憶體和該進程沒有聯繫了。分離後，共存記憶體依然存在。

4.控制共用記憶體

1 #include <sys/shm.h>
2 
3 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

cmd和消息隊列一樣，IPC_RMID是刪除共用記憶體。

三.簡單例子                                            

我們寫2個小程式，第一個創建和拷貝數據到共用記憶體，第二個讀取共用記憶體數據並刪除共用記憶體。

1.創建和拷貝

 1 /**
 2  * @file shm1.c
 3  */
 4 
 5 #include <stdio.h>
 6 #include <stdlib.h>
 7 #include <string.h>
 8 #include <sys/shm.h>
 9 
10 #define SHARE_MEM_BUF_SIZE 1024
11 
12 void err_exit(const char *err_msg)
13 {
14     printf("error:%s\n", err_msg);
15     exit(1);
16 }
17 
18 int main(void)
19 {
20     int shm_id;
21     void *share_mem;
22     char *text = "123456";
23 
24     shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, SHARE_MEM_BUF_SIZE, 0666 | IPC_CREAT);
25     if (shm_id == -1)
26         err_exit("shmget()");
27 
28     printf("shm_id:%d\n", shm_id);
29 
30     /* 把創建的共用記憶體指向該程式的一個指針 */
31     share_mem = shmat(shm_id, NULL, 0);
32     if (share_mem == (void *)-1)
33         err_exit("shmat()");
34 
35     /* 拷貝數據到共用記憶體 */
36     memcpy((char *)share_mem, text, strlen(text));
37 
38     /* 分離共用記憶體 */
39     if (shmdt(share_mem) == -1)
40         err_exit("shmdt()");
41 
42     return 0;
43 }

2.讀取並刪除

 1 /**
 2  * @file shm2.c
 3  */
 4 
 5 #include <stdio.h>
 6 #include <stdlib.h>
 7 #include <string.h>
 8 #include <sys/shm.h>
 9 
10 #define SHARE_MEM_BUF_SIZE 1024
11 
12 void err_exit(const char *err_msg)
13 {
14     printf("error:%s\n", err_msg);
15     exit(1);
16 }
17 
18 int main(int argc, const char *argv[])
19 {
20     if (argc < 2)
21     {
22         printf("usage:%s shm_id\n", argv[0]);
23         exit(1);
24     }
25 
26     void *share_mem;
27     int shm_id = atoi(argv[1]);
28 
29     /* 把創建的共用記憶體指向該程式的一個指針 */
30     share_mem = shmat(shm_id, NULL, 0);
31     if (share_mem == (void *)-1)
32         err_exit("shmat()");
33 
34     /* 讀取數據 */
35     printf("read data:%s\n", (char *)share_mem);
36 
37     /* 分離共用記憶體 */
38     if (shmdt(share_mem) == -1)
39         err_exit("shmdt()");
40 
41     /* 刪除共用記憶體 */
42     if (shmctl(shm_id, IPC_RMID, 0) == -1)
43         err_exit("shmctl()");
44 
45     return 0;
46 }

四.實驗                                                   

1.shm1.c用IPC_PRIVATE方式讓內核自動創建一個key，並分配1024位元組記憶體。第36行把"123456"拷貝到共用記憶體。

2.shm2.c從命令行來指定要使用的共用記憶體，第35行讀取數據，第42行刪除數據。

3.運行shm1後，可以得到共用記憶體的shmid，可以用ipcs -m | grep 'xxx'查看：

可以看到我們分配的1024位元組記憶體。

4.運行shm2接收shmid=50954258的數據並刪除共用記憶體，再用ipcs -m | grep 'xxx'查看：

可以看到讀取了"123456"數據，用ipcs查看時，已被刪除。