Linux IPC 共享内存

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 (1234, 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 == -1){
        perror("shmget()");
    }
    share = (int *)shmat(shm_id, 0, 0);
    while(1){
        num = random() % 1000;
        *share = num;
        printf("write a random number %d
", num);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

/*
 * 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 (1234, getpagesize(), IPC_CREAT);
    if(shm_id == -1){
        perror("shmget()");
    }
    share = (int *)shmat(shm_id, 0, 0);
    while(1){
        sleep(1);
        printf("%d
", *share);
    }
    return 0;
}

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