共享内存

共享内存(shared memory)是最简单的Linux进程间通信方式之一

使用共享内存,不同进程可以对同一块内存进行读写

由于所有进程对共享内存的访问就和访问自己的内存空间一样,而不需要进行额外系统调用或内核操作,同时还避免了多余的内存拷贝,所以,这种方式是效率最高、速度最快的进程间通信方式。

这种最大限度的自由也给共享内存带来了缺点:内核并不提供任何对共享内存访问的同步机制,比如 同时对共享内存的相同地址进行写操作,则后写的数据会覆盖之前的数据。所以,使用共享内存一般还需要使用其他IPC机制(如信号量)进行读写同步与互斥
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基本原理

了解Linux内存管理机制,就很容易知道共享内存的原理了。

大家知道,内核对内存的管理是以页(page)为单位的,Linux下一般一个page大小是4k

而程序本身的虚拟地址空间是线性的,所以内核管理了进程从虚拟地址空间到起对应的页的映射

创建共享内存空间后,内核将不同进程虚拟地址的映射到同一个页面:所以在不同进程中,对共享内存所在的内存地址的访问最终都被映射到同一页面。下图演示了共享内存的工作机制
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相关接口
  1)创建共享内存(SHared Memory GET):

  int shmget(key_t key, int size, int flag);
  返回:成功时返回一个和key相关的共享内存标识符,失败范湖范围-1。

  key:为共享内存段命名,多个共享同一片内存的进程使用同一个key。

  size:共享内存容量。

  flag:权限标志位,和open的mode参数一样。

   2)连接到共享内存地址空间(SHared Memory ATtach):

    void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);
    返回:返回值即共享内存实际地址。

    shmid:shmget()返回的标识。

    addr:决定以什么方式连接地址。

    flag:访问模式。

  3)从共享内存分离(SHared Memory DeTach):

   int shmdt(const void *shmaddr); 
   返回:调用成功返回0,失败返回-1。

   shmaddr:是shmat()返回的地址指针。

/*
* a.c
* write a random number between 0 and 999 to the shm every 1 second
*/
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/shm.h>
#include<stdlib.h>
#include<error.h>
int main(){
int shm_id;
int *share;
int num;
srand(time(NULL));
shm_id = shmget (, getpagesize(), IPC_CREAT);//shm_id 就是 # ipc -m 命令查询到的 linux中共享内存的keyid吧 注意运行结束后清理掉 使用ipcrm -m shm_id 清理
if(shm_id == -){
perror("shmget()");
}
share = (int *)shmat(shm_id, , );
while(){
num = random() % ;
*share = num;
printf("write a random number %d\n", num);
sleep();
}
return ;
}
/*
* b.c
* read from the shm every 1 second
*/
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/shm.h>
#include<stdlib.h>
#include<error.h>
int main(){
int shm_id;
int *share;
shm_id = shmget (, getpagesize(), IPC_CREAT);
if(shm_id == -){
perror("shmget()");
}
share = (int *)shmat(shm_id, , );
while(){
sleep();
printf("%d\n", *share);
}
return ;
}

运行观察结果:

运行时候通过ipcs -m查看共享内存的id 的情况   记得要释放掉共享的内存  如果不释放  下次 还是会被占用!!!!!!

取得ipc信息:
ipcs [-m|-q|-s]
-m       输出有关共享内存(shared memory)的信息
-q       输出有关信息队列(message queue)的信息
-s       输出有关“遮断器”(semaphore)的信息
# ipcs -m 
IPC status from  as of 2007年04月10日 星期二 18时32分18秒 CST
T          ID       KEY         MODE         OWNER     GROUP
Shared Memory:
m           0    0x50000d43 --rw-r--r--      root      root
m         501    0x1e90c97c --rw-r-----    Oracle       dba

清理掉共享内存

#   ipcrm 命令   
移除一个消息对象。或者共享内存段,或者一个信号集,同时会将与ipc对象相关链的数据也一起移除。当然,只有超级管理员,或者ipc对象的创建者才有这项权利啦

ipcrm用法 
ipcrm -M shmkey  移除用shmkey创建的共享内存段
ipcrm -m shmid    移除用shmid标识的共享内存段
ipcrm -Q msgkey  移除用msqkey创建的消息队列
ipcrm -q msqid  移除用msqid标识的消息队列
ipcrm -S semkey  移除用semkey创建的信号
ipcrm -s semid  移除用semid标识的信号

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