[笔记]共享内存(shm)

一、特点

　　共享内存允许多个不同的进程可以访问同一块内存。相较于其他IPC形式，具有速度快，效率高的特点，共享内存的存在降低了在大规模数据处理过程中内存的消耗。

二、创建共享内存

　　1、头文件

　　　　#include <sys/ipc.h>

　　　　#include <sys/shm.h>

　　　　#include <sys/types.h>

　　2、函数

　　　　key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);  创建IPC通讯时所必需的ID值。

　　　　　　pathname：指定已经存在的文件名，一般是当前目录

　　　　　　proj_id：子序列号，大小为1-255。

　　　　　　返回值：ID值，大小是文件的索引节点号前加上子序列号，例如：pathname索引节点号为0x101010，proj_id为0x32，则ID为0x32101010。

　　　　int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);   创建或打开一块共享内存

　　　　　　key：标识符，每一个IPC对象与一个key相对应，大小为非0的整数

　　　　　　size：指定共享内存的容量

　　　　　　shmflg：权限标志，与open函数的mode参数类似。IPC_CREAT，如果key标识的内存不存在，则创建。IPC_EXCL，如果key标识的内存存在，则报错，errno为EEXIST。

　　　　　　返回值： 成功返回共享内存的标识符，失败返回-1。

　　　　void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);  把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间

　　　　　　shmid：共享内存的标识符。

　　　　　　shmaddr：指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，可以为NULL，表示让系统选择共享内存的地址

　　　　　　shmflg：权限标志，SHM_RND 读写，SHM_RDONLY 只读。

　　　　　　返回值：成功返回共享内存的首地址，失败返回-1。

　　　　　　注：fork后子进程继承已连接的共享内存地址。exec后该子进程与已连接的共享内存地址自动脱离(detach)。进程结束后，已连接的共享内存地址会自动脱离(detach)

　　　　int shmdt(const void *shmaddr);  取消进程与共享内存的关联关系。

　　　　　　shmaddr：共享内存的首地址。

　　　　　　返回值：成功返回0，失败返回-1。

　　　　　　注：shmdt不会删除共享内存，只是将当前进程与共享内存分离。

　　　　int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);   操纵共享内存

　　　　　　shmid：共享内存标识符。

　　　　　　cmd：IPC_STAT，得到共享内存的状态，把共享内存的shmid_ds结构复制到buf中。IPC_SET，改变共享内存的状态，把buf所指的shmid_ds结构中的uid、gid、mode复制到共享内存的shmid_ds结构内。IPC_RMID，标识将要删除这片共享内存。

　　　　　　buf：共享内存的管理结构体

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 */
    ...
};
 
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 */
};

　　　　　　注：IPC_RMID仅是将共享内存标记为删除。如果共享内存仅有当前进程连接，则直接删除。如果还有其他进程，则会将当前进程从连接中删除，并且将共享内存标识符改为0，表明其为PRIVATE状态，阻止其他进程再连接共享内存，等待其他进程断开连接后删除共享内存。

查看共享内存状态：ipcs指令