波奇学Linux:共享内存

news2024/11/19 13:38:38

进程通信的前提：不同的进程看到同一份的资源

直接原理:同一块物理内存映射到不同进程的共享区

共享内存拆解：

1.申请内存，通过页表映射到进程地址空间

2.返回首地址，便于进程利用

3.释放共享内存，去关联

4.内存的申请必须要系统调用，确保空间不是私有的

5.利用先管理再组织，不难猜到内核有个struct结构体管理起来

申请共享内存系统调用接口

size_t 创建共享内存大小单位是字节，返回值为共享内存标识符，失败返回-1

shmflg参数选项：IPC_CREAT:如果存在返回，不存在就创建

IPC_CREAT|IPC_EXCL : 不存在就创建，存在就出错返回，保证申请的共享内存一个是新的

IPC_EXCL:不单独使用

参数key:作为某一块共享内存的标识符，拿到同一个key就可以看到同一块内存，key存在struct描述对象中

利用路径和项目id创建一个唯一key 用于申请共享内存

路径本身就具有唯一性！

实际运用时并不是直接拿到key，而是拿到pathname 和 proj_id

key vs shmid

key创建共享内存的参数，shmid 函数shmget的返回值

key操作系统内定唯一性 shmid只在进程内，表示资源唯一性

查看共享资源

当进程结束时，用户不主动关闭，共享内存依然存在，除非内核重启。

删除共享内存

ipcrm -m shmid

key是系统使用的，shmid是用户层使用。

挂接共享内存到地址空间：建立进程和共享空间的关系

返回值void* 共享空间在地址空间的虚拟地址

shmid：共享内存描述符

shamddr：挂接的地址系统决定

shmflg:挂接的权限保持权限不变，设为0

char* shamddr=(char*)shmat(shmid,nullptr,0);

nattch等于1，表示有一个挂载当进程结束时会自动结束挂载，或者调用shmdt函数在进程就能结束挂载

shmdt(shamddr);

在进程中删掉共享内存

共享内存的属性由struct ipc_perm保存，猜测涉及到管理共享内存

cmd参数选项对共享内存的操作

shmctl(shmid,IPC_RMID,nullptr);

进程通过共享内存通信

当两个进程同时挂接到共享内存时，两个进程实现通信。共享内存被挂载到进程的的地址空间，直接在进程中通过虚拟地址访问。

comm.hpp代码

#ifndef __COMM_HPP__
#define __COMM_HPP__

#include<iostream>
#include<string>
#include<sys/ipc.h>
#include<cstring>
#include<sys/shm.h>
#include<sys/types.h>
#include"log.hpp"
using namespace std;
//共享内存大小一般建议4096的整数倍 1024字节=1kb
const int size=4096;
const string pathname="/home/boki";
const int proj_id=0x8888;
Log log;

//获取key
//将GetKey和GetShoareMem都放在同一个头文件中保证获得的key相同
key_t GetKey()
{
    key_t k=ftok(pathname.c_str(),proj_id);
    if(k==-1)
    {
        log(Fatal,"ftok error: %s",strerror(errno));
        exit(1);
    }
    log(Info,"ftok success,key is : %d",k);
    return k;
}

int GetShareMemHelper(int flag)
{
    key_t k=GetKey();
    int shmid=shmget(k,size,flag);
    if(shmid<0)
    {
        log(Fatal,"creat share memory error: %s",strerror(errno));
        exit(2);
    }
    log(Info,"create share memory success, shmid: %d",shmid);
    return shmid;
}
int CreateShm()
{
    return GetShareMemHelper(IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
}
int GetShm()
{
    return GetShareMemHelper(IPC_CREAT);
}
#endif

process.a代码

#include "comm.hpp"

using namespace std;
int main()
{
    // 创建共享内存

    int shmid=CreateShm();

    //共享内存挂接到进程
    char* shamddr=(char*)shmat(shmid,nullptr,0);
    while(true)
    {
        cout<<"client say@"<<shamddr<<endl;
        sleep(1);
    }
    //删除挂接关系
    shmdt(shamddr);

    //删除共享内存
    shmctl(shmid,IPC_RMID,nullptr);
    return 0;
}

process.b代码

#include "comm.hpp"

using namespace std;
int main()
{
    // 创建共享内存

    int shmid=GetShm();
    
    //共享内存挂接到进程
    char* shamddr=(char*)shmat(shmid,nullptr,0);
    // ipc code
    while(true)
    {
        char buffer[1024];
        cout<<"Please Enter@ ";
        fgets(shamddr,4096,stdin);
    }
    //删除挂接关系
    shmdt(shamddr);
    return 0;
}