一：简介 前面已经学过：pipe，FIFO，msg queue， 今天要学的是“共享内存区” 1.共享内存区是进程通信中最快的方式，而且传递的信息量是很大的！2.是通过内存区间映射到进程空间来实现的！因此这种进程间的通信不再涉及到内核！(即进程不是通过执行任何的进入内核的系统调用来传递数据的。这样内核就必须建立允许各个进程之间的共享内存区的映射关系，然后一直管理该内存区！同时也要保证所谓的同步，有序，而且没有死锁！)3.简单的实现过程： <1>.server获得访问共享内存区的权限 <2>.server从输入文件中读取数据到共享内存区(需要一次copy内容 ) <3>.server输入数据OK后，通知用户进程 <4>.最后用户进程从共享内存区中取出data( 需要一次copy内容) 但是与pipe，FIFO以及msg queue的区别是： 此三者需要进程的操作是：server和client的发送和接受data都是需要进行一次copy，所以一共有4次数据拷贝，所以效率不如“共享内存区” 4.数据结构： #include<sys/shm.h> structshmid_ds { structipc_perm shm_perm; //!> 权限设置结构体 size_t shm_segsz; //!> 内存块大小 pid_t shm_lpid; //!> 最后一次操作的进程ID pid_t shm_cpid; //!> 创建进程的ID shmatt_t shm_nattch; //!> 当前的附接数 shmatt_t shm_cnattch; //!> 内核的附接数 time_t shm_atime; //!> 最后一次关联时间 time_t shm_dtime; //!> 分离时间 time_t shm_ctime; //!> 最后一次改变时间 }; 5.共享内存区的创建和操作： #include<sys/types> #include<sys/ipc.h> #include<sys/shm.h> int shmget(key_t key, size_t size, int oflag ); 参数： key:ftok返回值或者IPC_PRIVATE size:共享内存区大小( 字节为单位，if访问一个已经存在的，那么就是0 ) oflag:权限的组合(同前面讲的 ) 创建OK后，那么就可以使用shmat函数来链接到它的地址空间！ void *shmat( int shmid, const void * addr, int flag); //!> -------->链接共享区到哪个地址上与addr参数以及flag中是否指定SHM_RND有关！ //!> if addr == 0，那么连接到内核选择的第一个可用地址上 //!> if addr!= 0 && 没有SHM_RND，那么连接到addr上 //!> if addr !=0 && 指定SHM_RND，那么连接到addr-( addr modSHMLBA )上，SHM_RND是取整意思 //!>SHMLBA是指最低边界地址倍数。所以此算式表示靠近addr的一个边界地址上 使用OK后就可以断开链接：shmdt函数 int shmdt(const void * addr); //!> 注意参数是shmat的返回值！！！ 最后要删除内存：shmctl函数 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds * buff ); 参数： shmid:就是创建或者打开是shmget函数的返回值 cmd:有多种取值 buff:主要用在IPC_STAT取回结构体的值和IPC_SET设置结构体值中使用！ cmd： IPC_STAT:取得shmid_ds的结构体，放在buff中 IPC_SET:按照buff设置结构体权限值-> sem_perm.uid, sem_perm.gid, sem_perm.mode；注意其允许执行的权限进程( 与前面一样) IPC_RMID:删除共享内存区，注意其删除是与文件inode差不多，只有当计数值为0才删除，否则仅仅是删除一个标志顺便计数器--就OK！ SHM_LOCK:锁住共享内存区，只有super用户权限才OK！ SHM_UNLOCK: 解锁，权限用户为super 二.//-------------------------------------------------------------------------------------------------//简单的函数应用 ////// 创建实例 #include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <stdlib.h>#include <sys/shm.h> int main( int argc, char ** argv ){ int semid; int flag; size_t len; if( argc !=3 ) //!> 表示我们要输入2个字符串参数(因为第一个是默认的程序运行的全路径名 ) { printf("usage:shmget <pathname><length>/n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } len = atoi(argv[2] ); //!> 第二个参数作为长度而已 flag =IPC_CREAT; //!> 创建标志( 具有唯一性 )------->注意IPC_EXCL:决定了唯一性！ | IPC_EXCL //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>. //!> Create the sempore if( ( semid= semget( ftok( argv[1], 'a' ), len, flag ) ) == -1 ) { printf("/nCreate semaprore error.../n"); exit(EXIT_FAILURE ); } printf("/nThe semid = %d/n", semid ); //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>. //!> Display attribute intdis; structshmid_ds buff[10]; if( ( dis =shmctl( semid, IPC_STAT, buff ) ) == -1 ) { printf("/nDisplay the attribute error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>. //!> Delete the semapore intdel; if( ( del =shmctl( semid, IPC_RMID, NULL ) ) == -1 ) { printf("/nDelete error... /n"); exit(EXIT_FAILURE ); } return0;} 三：//-------------------------------------------------------------------------------------------------// 生产者与消费者 1.core简介： 我们可以知道在server(生产者)中我们给的最大的src就是5个，所以if我们仅仅是只执行serever，那么执行5次后必须要等待，因为P不到src了，但是if有client(消费者)存在，那么就可以，因为消费者消费OK后归还src，那么server又可以执行下去了。 2.CODE： ////// producer #include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/stat.h> #define MAXSHM 5 //!> 定义缓冲区变量个数 union semun //!> 此处我们主要是为了SETVALUE使用{ int val; //!>设置信号的值 structsemid_ds* buf; //!> buffer:IPC_STAT, IPC_SET unsignedshort* array; //!> GETALL, SETALL的数组}; int main(){ key_t ipckey; //!> ipc 的 key key_t semkey; //!> 信号量的key int shmid; //!> ipc(此处是共享内存区模式导致)的ID int semid; //!> 共享内存区ID char* addr_c; //!> 共享区的地址 //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 对于共享区的处理(key and id and addr. ) ipckey =ftok( "/tmp/Linux/ipc", 368); //!> get ipc key if( ipckey== -1 ) { printf("/nCreate IPC key error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } shmid =shmget( ipckey, 1024, IPC_CREAT | 0666); //!> get ipc id if( shmid ==-1 ) { printf("/nCreate IPC id error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } addr_c = (char * )shmat( shmid, NULL, 0); //!> 链接到第一个可用的地址上 if( *( ( int* )addr_c ) == -1) //!> Set addr... { printf("/nSet addr. error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 对于信号量的处理(key and id) structsembuf P, V; //!> P V 操作变量 union semun arg1, arg2,arg3; //!> 设置semid此信号集合中的三种信号量 //!> 具体的下面有解释 semkey =ftok( "/tmp/Linux/sem", 368); //!> get sempore key if( semkey== -1 ) { printf("/nCeate sem. key error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!> 请注意此处创建的一个信号量集合！ //!> 里面可以有不同的信号处理不同事件！！！！ semid =semget( semkey, 3, IPC_CREAT | 0666); //!> get sem. id //!> 信号集合中信号为3种 if( semid< 0 ) { printf("/nCreate sem. id error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 初始化信号灯中信号量 arg1.val =0; //!> 缓冲区无数据，( 即信号满 ) if( semctl(semid, 0, SETVAL, arg1 ) == -1) //!> 设置VALUE = arg1 = 0 { //!> sem 编号为0 printf("/nSelValue (信号满) error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } arg2.val =MAXSHM; //!> 缓冲区 5 个空闲元素 if( semctl(semid, 1, SETVAL, arg2 ) == -1) //!> 设置VALUE == arg2 = 5 { //!> sem 编号为1 printf("/nSetValue (信号空) error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } arg3.val =1; //!> 这个相当于是互斥使用缓冲区 if( semctl(semid, 2, SETVAL, arg3 ) == -1 ) { printf("/nCreate 互斥缓冲区 error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 初始化P V 操作 P.sem_num =0; P.sem_op =-1; //!> 注意：P的操作是 -- 操作( 就是-1处理) P.sem_flg =SEM_UNDO; V.sem_num =0; V.sem_op= 1; //!> 注意：V的操作是 ++ 操作( 就是+1处理 ) V.sem_flg =SEM_UNDO; //!>下面进行的就是简单的PV操作 int i =0; while( i< 10) //!> 进行10次操作 { P.sem_num =1; //!> 注意P操作的是index=1的信号量 //!> 也就是存在元素的集合(--操作) semop(semid, &P, 1); //!> 进行P操作一次 P.sem_num =2; //!> 此处是互斥操作信号量 semop(semid, &P, 1); //!> 只让一个进程操作，其他的等待 addr_c[i] =i + 'a'; //!> 仅仅是为了输出显示而已 printf("/n产生空间 addr_c[%d] =%c /n", i, addr_c[i]); V.sem_num =2; //!> 对互斥操作进行V semop(semid, &V, 1 ); V.sem_num =0; //!> P一个src后，就要加入开始没有元素的信号量中 semop(semid, &V, 1 ); i++; sleep( 1); } sleep( 60); //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 退出共享区失败 if( shmdt(addr_c ) == -1) { printf("/n退出共享区失败/n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 删除共享区 if( shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL ) == -1) { printf("/n删除共享区失败/n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 删除信号集 if( semctl(semid, 0, IPC_RMID, 0 ) == -1 ) { printf("/n撤销信号集失败/n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } exit(EXIT_SUCCESS );} ///// consumer #include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/types.h> #define MAXSHM 5 union semun //!> 此处我们主要是为了SETVALUE使用{ int val; //!>设置信号的值 structsemid_ds* buf; //!> buffer:IPC_STAT, IPC_SET unsignedshort* array; //!> GETALL, SETALL的数组}; int main(){ key_t ipckey; key_t semkey; int shmid; int semid; char* addr_c; //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 得到IPC/SEM的key和id ipckey =ftok( "/tmp/Linux/ipc", 368); //!> get ipc key if( ipckey== -1 ) { printf("/nCreate IPC key error.../n"); exit(EXIT_FAILURE ); } shmid =shmget( ipckey, 1024, IPC_EXCL | 0666 ); if( shmid ==-1 ) { printf("/nCreate IPC ID error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } addr_c = (char * )shmat( shmid, NULL, 0 ); if( *( ( int* ) addr_c ) == -1 ) { printf("/nCreate addr error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 定义信号量的数据结构 structsembuf P, V; semkey =ftok( "/tmp/Linux/sem", 368 ); if( semkey== -1 ) { printf("/nCreate sem. key error... /n"); exit(EXIT_FAILURE ); } semid =semget( semkey, 0, IPC_EXCL | 0666); //!> 在“生产者”中已经创建了，所以此处只要引用就好，所以第二参数0 if( semid< 0 ) { printf("/nCreate sem. ID error.../n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 初始化P V 操作 P.sem_num =0; P.sem_op =-1; //!> 减去1操作 P.sem_flg =SEM_UNDO; V.sem_num =0; V.sem_op= 1; //!> 加上1操作 V.sem_flg =SEM_UNDO; int i =0; while( i< 10 ) { //!> 先需要等待 P.sem_num =0; //!> 注意开始我们知道这里面没有空间， //!> 所以要等待server端的V操作，整体 //!> 看来我们知道，server P10次V10次， //!> 此处就连续的读写就可以了 semop( semid, &P, 1 ); P.sem_num =2; //!> 此处是互斥操作 semop( semid, &P, 1 ); printf("/n消费空间 addr_c[%d] = %c/n", i,addr_c[i]); V.sem_num =2; //!> 释放互斥区 semop( semid, &V, 1 ); V.sem_num =1; //!> 那么 原来装有src信号量有了新的空间 semop( semid, &V, 1); //!> 也就是 ++ 处理 i++; sleep( 2 ); } //!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //!> 下面释放链接 if( shmdt(addr_c ) == -1 ) { printf("/n退出共享区失败/n" ); exit(EXIT_FAILURE ); } exit(EXIT_FAILURE );} 摘自 shanshanpt的专栏
