Linux IPC System V 共享内存

模型

#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
ftok()	    //获取key值			
shmget()    //创建/获取共享内存	
shmat()     //挂接共享内存		
shmdt()     //脱接共享内存		
shmctl()    //删除共享内存		

ftok()

//获取key值, key值是System V IPC的标识符，成功返回key，失败返回-1设errno
//同pathname+同 proj_id==>同key_t;
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

pathname :文件名
proj_id: 1~255的一个数，表示project_id

key_t key=ftok(".",100);	//“.”就是一个存在且可访问的路径, 100是假设的proj_id
	if(-1==key)
		perror("ftok"),exit(-1);

shmget()

//创建/获取共享内存，成功返回共享内存的标识符shmid，失败返回-1设errno
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);		//多设为int shmid=...  和shmat()一起用比较好看

key :ftok()的返回值
size:共享内存的大小，实际会按照页的大小(PAGE_SIZE)来分配。0表示获取已经分配好的共享内存
shmflg:具体的操作标志

• IPC_CREAT:若不存在则创建, 需要在shmflg中＂|权限信息＂, eg: |0664; 若存在则打开
• IPC_EXCL:与IPC_CREAT搭配使用, 若存在则创建失败==>报错,set errno
• 0 :获取已经存在的共享内存

//创建shared memory
shmid=shmget(key,4,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664);
if(-1==shmid)
	perror("shmget"),exit(-1);

Q:既然shmget()可以创建, 那要ftok()有啥用
A:shmget才是创建共享内存, ftok()只是用来产生一个key,其实这个key的位置自己随意填一个数也可以运行，但是相对系统生成的，很容易造成冲突，所以最好用ftok产生一个key

shmat()

//挂接共享内存，成功返回映射内存的地址，失败返回(void*)-1设errno
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

shmid: shmget()的返回值
shmaddr

• NULL表示由系统选择 (同mmap())
• 非NULL且shflg是SHM_RND，会按照页对齐的原则从shmaddr开始找最近的地址开始分配分，否则shmaddr指定的地址必须是页对齐的
• shmflg :操作的标志, 给0即可
  • SHM_RDONLY表示挂接到该共享内存的进程必须有读权限
  • SHM_REMAP (Linux-specific)表示如果要映射的共享内存已经有现存的内存，那么就将旧的替换

//挂接共享内存
void* pv=shmat(shmid,NULL,0);
if((void*)-1==pv)
	perror("shmat"),exit(-1);

shmdt()

//脱接共享内存，成功返回0,失败返回-1设errno
int shmdt(const void *shmaddr);

//脱接shm
int res=shmdt(pv);
if(-1==res)
	perror("shmdt"),exit(-1);

shmctl()

//共享内存管理，成功返回0,失败返回-1设errno
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

shmid：共享内存的id，由shmget()返回
buf : shmid_ds类型的指针

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 */
	...
};
//<sys/ipc.h>
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 */
};

cmd

• IPC_STAT表示从内核中拷贝关于这个shmid的信息到buf指向的shmid_ds中
• IPC_SET 将buf指向的shmid_ds的信息写入到内核的结构体中，同时更新成员shm_ctime
• IPC_RMID销毁共享内存
• IPC_INFO(Linux-specific)返回系统对共享内存的限制写入到buf指向的时shminfo结构体中

//_GNU_SOURCE
struct  shminfo {
		unsigned long 	shmmax; /* Maximum segment size */
    	unsigned long 	shmmin; /* Minimum segment size; always 1 */
		unsigned long 	shmmni; /* Maximum number of segments */
		unsigned long 	shmseg; /* Maximum number of segments that a process can attach; unused within kernel */
		unsigned long 	shmall; /* Maximum number of pages of shared memory, system-wide */
 };
 //shmmni, shmmax, and shmall 可以童工/proc里的同名文件进行修改

• SHM_INFO(Linux-specific) 返回一个shm_info结构体来表示该共享内存消耗的系统资源

//_GNU_SOURCE
struct shm_info {
		int           	used_ids; 	/* # of currently existing segments */
	 	unsigned long 	shm_tot;  	/* Total number of shared memory pages */
	  	unsigned long 	shm_rss;	/* # of resident shared memory pages */
	    unsigned long 	shm_swp;  	/* # of swapped shared memory pages */
	    unsigned long 	swap_attempts; /* Unused since Linux 2.4 */
		unsigned long 	swap_successes;/* Unused since Linux 2.4 */
 };

• SHM_STAT(Linux-specific) 为IPC_STAT返回一个shmid_ds结构结构体，不同的是shmid的参数不是一个标识符，而是内核中一个包含了系统中所有共享内存信息的索引
• SHM_LOCK防止系统将共享内存放到swap区，IPC_STAT读到的信息中SHM_LOCKED标记就被设置了
• SHM_UNLOCK 解除锁定，即允许共享内存被系统放到swap区

//使用IPC_RMID删除共享内存
int res=shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);
if(-1==res)
	perror("shmctl"),exit(-1);

例子

//Sys V IPC shm
int shmid;			//定义全局变量记录id
void fa(int signo){
	printf("deleting shared memories...
");
	sleep(3);//其实没用
	int res=shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);
	if(-1==res)
		perror("shmctl"),exit(-1);
	printf("delete success
");
	exit(0);	//ctrl+C已经不能结束while(1),用exit(0)来终结
}
int main(){
	//获取key
	key_t key=ftok(".",100);	//.就是一个存在且可访问的路径, 100是随便给的
	if(-1==key)
		perror("ftok"),exit(-1);
	printf("key=%#x
",key);	//打印出进制的标示,即0x
	//创建shared memory
	shmid=shmget(key,4,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664);
	if(-1==shmid)
		perror("shmget"),exit(-1);
	printf("shmid=%d
",shmid);
	//挂接shm
	void* pv=shmat(shmid,NULL,0);
	if((void*)-1==pv)
		perror("shmat"),exit(-1);
	printf("link shared memory success
");
	//访问shm
	int* pi=(int*)pv;
	*pi=100;
	//脱接shm
	int res=shmdt(pv);
	if(-1==res)
		perror("shmdt"),exit(-1);
	printf("unlink success
");
	//如果不再使用,删除shm
	printf("删除共享内存请按Ctrl C...
");
	if(SIG_ERR==signal(SIGINT,fa))
		perror("signal"),exit(-1);
	while(1);
	return 0;
}