网站如何做后台,寮步做网站公司,爱心助学网站建设,长尾关键词是什么共享内存 1.共享内存的概念2.共享内存函数2.1 shmget函数2.2 shmat函数2.3 shmdt函数2.4 shmctl函数 3. 共享内存的使用 1.进程间通信的分类#xff1a; #xff08;1#xff09;管道#xff1a;1、匿名管道pipe;2、命名管道mkfifo #xff08;2#xff09;System V IPC 1管道1、匿名管道pipe;2、命名管道mkfifo 2System V IPC1、System V 消息队列;2、System V 共享内存;3、System V 信号量。 3POSIX IPC1、消息队列;2、共享内存;3、信号量;4、互斥量;5、条件变量;6、读写锁。 前面已经了解了进程间管道通信那么共享内存又是什么原理 1.共享内存的概念
什么是共享内存 共享内存通信是一种进程间通信的方式它允许两个或更多进程访问同一块内存就如同 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。共享内存是 Unix/Linux下的多进程之间的通信方法这种方法通常用于一个程序的多进程间通信实际上多个程序间也可以通过共享内存来传递信息。而且共享内存区是最快的IPC形式。一旦这样的内存映射到共享它的进程的地址空间这些进程间数据传递不再涉及到内核换句话说是进程不再通过执行进入内核的系统调用来传递彼此的数据。
共享内存和管道的区别 管道通信和共享内存都是进程间通信的方式但是它们的实现方式不同。管道通信需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝由用户空间的buffer中将数据拷贝到内核中 - 内核将数据拷贝到内存中 - 内存到内核 - 内核到用户空间的buffer。而共享内存是最快的一种 IPC因为进程是直接对内存进行存取。多个进程可以同时操作所以需要进行同步。 共享内存示意图
共享内存数据结构 用man shmctl指令可以查看共享内存的数据结构。
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 */...
};
而其中ipc_perm是一个内核为每个IPC对象所维护的一个数据结构如下
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 andSHM_LOCKED flags */unsigned short __seq; /* Sequence number */
};
2.共享内存函数
2.1 shmget函数
shmget函数功能用来创建共享内存。
NAMEshmget - allocates a System V shared memory segment//分配System V共享内存段
SYNOPSIS#include sys/ipc.h#include sys/shm.hint shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);DESCRIPTIONshmget() returns the identifier of the System V shared memory segment associated with the value of the argument key. A new shared memory seg?ment, with size equal to the value of size rounded up to a multiple of PAGE_SIZE, is created if key has the value IPC_PRIVATE or key isntIPC_PRIVATE, no shared memory segment corresponding to key exists, and IPC_CREAT is specified in shmflg.If shmflg specifies both IPC_CREAT and IPC_EXCL and a shared memory segment already exists for key, then shmget() fails with errno set to EEX?IST. (This is analogous to the effect of the combination O_CREAT | O_EXCL for open(2).)The value shmflg is composed of:IPC_CREAT to create a new segment. If this flag is not used, then shmget() will find the segment associated with key and check to see ifthe user has permission to access the segment.IPC_EXCL used with IPC_CREAT to ensure failure if the segment already exists.RETURN VALUEOn success, a valid shared memory identifier is returned. On errir, -1 is returned, and errno is set to indicate the error.//成功返回有效的共享内存标识符失败返回-1并且错误码被设置。 int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg); key_t key这个值用ftok生成ftok会经过算法生成出一个冲突概率低的值这个值保证唯一目的是申请的共享内存块是尽可能不同的 size_t size申请共享内存块的大小 int shmflg这个参数常用两个选项分别是IPC_CREAT and IPC_EXCL 单独使用IPC_CREAT: 创建一个共享内存如果共享内存不存在就创建之如果已经存在获取已经存在的共享内存并返回 IPC_CREAT | IPC_EXCL: 创建一个共享内存如果共享内存不存在就创建之, 如果已经存在则立马出错返回 IPC_EXCL不能单独使用一般都要配合IPC_CREAT 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。 ftok函数
NAMEftok - convert a pathname and a project identifier to a System V IPC keySYNOPSIS#include sys/types.h#include sys/ipc.hkey_t ftok(const char *pathname, int proj_id);RETURN VALUEOn success, the generated key_t value is returned. On failure -1 is returned, with errno indicating the error as for the stat(2) system call.
ftok会将这个路径pathname和proj_id(可以随便写)经过算法生成出一个冲突概率低的值。
2.2 shmat函数
shmat函数功能将共享内存段连接到进程地址空间。 void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); 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的整数倍所以一般直接设为nullptr就可 shmflgSHM_RDONLY表示连接操作用来只读共享内存。 返回值为一个指针并且指针指向共享内存所以使用这个指针进行数据的写入或读出。
2.3 shmdt函数
shmdt函数功能将共享内存段与当前进程脱离。 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 2.4 shmctl函数
shmctl函数功能用于控制共享内存。 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如下图所示 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。 命令说明IPC_STAT将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将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
3. 共享内存的使用
使用之前先认识下面的IPC指令共享内存消息队列信号量等指令基本相似所以在使用共享内存消息队列信号量进行通信时其都有一批函数总的说是大同小异但是原理是不同的。
查看命令删除命令ipcs -m : 查看共享内存ipcrm -m shmid : 删除共享内存ipcs -q : 查看共享内存ipcrm -q msqid : 删除消息队列ipcs -s : 查看共享内存ipcrm -s semid : 删除信号量
comm.hpp代码如下
#pragma once
#include iostream
#include cerrno
#include cstring
#include unistd.h
#include cassert
#include sys/shm.h
#include sys/types.h
#include sys/ipc.h
#include sys/stat.h
using namespace std;// IPC_CREAT and IPC_EXCL
// 单独使用IPC_CREAT: 创建一个共享内存如果共享内存不存在就创建之如果已经存在获取已经存在的共享内存并返回
// IPC_EXCL不能单独使用一般都要配合IPC_CREAT
// IPC_CREAT | IPC_EXCL: 创建一个共享内存如果共享内存不存在就创建之, 如果已经存在则立马出错返回 -- 如果创建成功对应的shm一定是最新的#define PATHNAME .
#define PROJID 0x6666const int gsize 4096; // 共享内存的大小key_t getKey()
{key_t k ftok(PATHNAME, PROJID); //key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);if(k -1){cerr error: errno : strerror(errno) endl;exit(1);}return k;
}server.cc代码如下
#include comm.hppint main()
{//1.创建共享内存先要创建一个key_t k(ftok)key_t k getKey();//2.创建一个共享内存(shmget)umask(0); //默认权限int shmid shmget(k, gsize, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); //int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)// 因为server创建共享内存所以第三个参数为IPC_CREAT | IPC_EXCL这个共享内存一定是最新的if(shmid -1){cerr error: errno : strerror(errno) endl;exit(2);}//3.将共享内存段连接到进程地址空间(shmat)char* start (char*)shmat(shmid, nullptr, 0);if(*start -1){cerr error: errno : strerror(errno) endl;exit(3);}//3.写入信息i am process serverchar buffer[64] i am process server;int i 0;while (buffer[i]){start[i] buffer[i];i;}//start buffer; 错误写法因为这样写直接就将start指针修改start就不是指向共享内存的地址sleep(10);//将共享内存段与当前进程脱离(shmdt)int n shmdt(start);assert(n ! -1);(void)n;//4.删除共享内存(shmctl)int m shmctl(shmid, IPC_RMID, nullptr); // IPC_RMID | 删除共享内存段assert(m ! -1);(void)m;return 0;
}client.cc代码如下
#include comm.hppint main()
{//1.获取已经存在的共享内存key_t k getKey();int shmid shmget(k, gsize, IPC_CREAT); //int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)// 单独使用IPC_CREAT: 创建一个共享内存如果共享内存不存在就创建之如果已经存在获取已经存在的共享内存并返回// 这里获取的是已经存在的//2.将共享内存段连接到进程地址空间(shmat)char* start (char*)shmat(shmid, nullptr, 0);if(*start -1){cerr error: errno : strerror(errno) endl;exit(3);}//3.从共享内存中读取数据int m 3;while (m--){cout i am client,i read: start endl;sleep(3);}//将共享内存段与当前进程脱离(shmdt)int n shmdt(start);assert(n ! -1);(void)n;return 0;
}makefile代码如下
.PHONY:all
all:server clientserver:server.ccg -o $ $^ -stdc11
client:client.ccg -o $ $^ -stdc11.PHONY:clean
clean:rm -f server client运行结果如下
如果在自写代码中有如下错误File exists这是因为执行server.cc程序程序并不是完整退出而是程序进行一半时退出例如程序进行一半时按ctrlc强制退出程序没有执行到最后也就是共享内存没有被删除这时就可以用ipcs -m查看共享内存; 然后ipcrm -m shmid(4)如下shmid为4进行删除重新运行程序即可。 如果是别的问题那一定是代码错着仔细检查代码吧。
