要使用共享內(nèi)存，應(yīng)該有如下步驟：
1.開辟一塊共享內(nèi)存 shmget()
2.允許本進(jìn)程使用共某塊共享內(nèi)存 shmat()
3.寫入/讀出
4.禁止本進(jìn)程使用這塊共享內(nèi)存 shmdt()
5.刪除這塊共享內(nèi)存 shmctl()或者命令行下ipcrm

共享內(nèi)存可以說(shuō)是最有用的進(jìn)程間通信方式，也是最快的IPC形式。兩個(gè)不同
進(jìn)程A、B共享內(nèi)存的意思是，同一塊物理內(nèi)存被映射到進(jìn)程A、B各自的進(jìn)程
地址空間。進(jìn)程A可以即時(shí)看到進(jìn)程B對(duì)共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)的更新，反之亦然。
由于多個(gè)進(jìn)程共享同一塊內(nèi)存區(qū)域，必然需要某種同步機(jī)制，互斥鎖和信號(hào)量
都可以。

一：概念

采用共享內(nèi)存通信的一個(gè)顯而易見的好處是效率高，因?yàn)檫M(jìn)程可以直接讀寫內(nèi)
存，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝。對(duì)于像管道和消息隊(duì)列等通信方式，則需要在
內(nèi)核和用戶空間進(jìn)行四次的數(shù)據(jù)拷貝，而共享內(nèi)存則只拷貝兩次數(shù)據(jù)[1]：一次從輸入文件到共享內(nèi)存
區(qū)，另一次從共享內(nèi)存區(qū)到輸出文件。實(shí)際上，進(jìn)程之間在共享內(nèi)存時(shí)，并不總是讀寫少量數(shù)據(jù)后就
解除映射，有新的通信時(shí)，再重新建立共享內(nèi)存區(qū)域。而是保持共享區(qū)域，直到通信完畢為止，這
樣，數(shù)據(jù)內(nèi)容一直保存在共享內(nèi)存中，并沒有寫回文件。共享內(nèi)存中的內(nèi)容往往是在解除映射時(shí)才寫
回文件的。因此，采用共享內(nèi)存的通信方式效率是非常高的。
Linux的2.2.x內(nèi)核支持多種共享內(nèi)存方式，如mmap()系統(tǒng)調(diào)用，Posix共享內(nèi)存，以及系統(tǒng)V共享內(nèi)
存。linux發(fā)行版本如Redhat 8.0支持mmap()系統(tǒng)調(diào)用及系統(tǒng)V共享內(nèi)存，但還沒實(shí)現(xiàn)Posix共享內(nèi)存，
本文將主要介紹系統(tǒng)V共享內(nèi)存API的原理及應(yīng)用。

系統(tǒng)V共享內(nèi)存指的是把所有共享數(shù)據(jù)放在共享內(nèi)存區(qū)域（IPC shared memory region），
任何想要訪問(wèn)該數(shù)據(jù)的進(jìn)程都必須在本進(jìn)程的地址空間新增一塊內(nèi)存區(qū)域，
用來(lái)映射存放共享數(shù)據(jù)的物理內(nèi)存頁(yè)面。

系統(tǒng)V是通過(guò)映射特殊文件系統(tǒng)shm中的文件實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的共享內(nèi)存通信。也就是說(shuō)，每個(gè)共
享內(nèi)存區(qū)域對(duì)應(yīng)特殊文件系統(tǒng)shm中的一個(gè)文件（這是通過(guò)shmid_kernel結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)的），后面還將闡述。

進(jìn)程間需要共享的數(shù)據(jù)被放在一個(gè)叫做IPC共享內(nèi)存區(qū)域的地方，所有需要訪問(wèn)該共享區(qū)域的進(jìn)程都
要把該共享區(qū)域映射到本進(jìn)程的地址空間中去。系統(tǒng)V共享內(nèi)存通過(guò)shmget獲得或創(chuàng)建一個(gè)IPC共享
內(nèi)存區(qū)域，并返回相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符。內(nèi)核在保證shmget獲得或創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)，初始化該共享內(nèi)
存區(qū)相應(yīng)的shmid_kernel結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還將在特殊文件系統(tǒng)shm中，創(chuàng)建并打開一個(gè)同名文件，并
在內(nèi)存中建立起該文件的相應(yīng)dentry及inode結(jié)構(gòu)，新打開的文件不屬于任何一個(gè)進(jìn)程（任何進(jìn)程都
可以訪問(wèn)該共享內(nèi)存區(qū)）。所有這一切都是系統(tǒng)調(diào)用shmget完成的。
注：每一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)都有一個(gè)控制結(jié)構(gòu)struct shmid_kernel，shmid_kernel是共享內(nèi)存區(qū)域中非常
重要的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是存儲(chǔ)管理和文件系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)的橋梁，定義如下：
struct shmid_kernel
{
struct kern_ipc_perm shm_perm;
struct file * shm_file;
int id;
unsigned long shm_nattch;
unsigned long shm_segsz;
time_t shm_atim;
time_t shm_dtim;
time_t shm_ctim;
pid_t shm_cprid;
pid_t shm_lprid;
};
該結(jié)構(gòu)中最重要的一個(gè)域應(yīng)該是shm_file，它存儲(chǔ)了將被映射文件的地址。每個(gè)共享內(nèi)存區(qū)對(duì)象都對(duì)
應(yīng)特殊文件系統(tǒng)shm中的一個(gè)文件，一般情況下，特殊文件系統(tǒng)shm中的文件是不能用read()、write
()等方法訪問(wèn)的，當(dāng)采取共享內(nèi)存的方式把其中的文件映射到進(jìn)程地址空間后，可直接采用訪問(wèn)內(nèi)存的方式對(duì)其訪問(wèn)。

正如消息隊(duì)列和信號(hào)燈一樣，內(nèi)核通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct ipc_ids shm_ids維護(hù)系統(tǒng)中的所有共享內(nèi)存
區(qū)域。上圖中的shm_ids.entries變量指向一個(gè)ipc_id結(jié)構(gòu)數(shù)組，而每個(gè)ipc_id結(jié)構(gòu)數(shù)組中有個(gè)指向
kern_ipc_perm 結(jié)構(gòu)的指針。到這里讀者應(yīng)該很熟悉了，對(duì)于系統(tǒng)V 共享內(nèi)存區(qū)來(lái)說(shuō)，
kern_ipc_perm的宿主是shmid_kernel結(jié)構(gòu)，shmid_kernel是用來(lái)描述一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域的，這樣內(nèi)
核就能夠控制系統(tǒng)中所有的共享區(qū)域。同時(shí)，在shmid_kernel結(jié)構(gòu)的file類型指針shm_file指向文件
系統(tǒng)shm中相應(yīng)的文件，這樣，共享內(nèi)存區(qū)域就與shm文件系統(tǒng)中的文件對(duì)應(yīng)起來(lái)。
在創(chuàng)建了一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域后，還要將它映射到進(jìn)程地址空間，系統(tǒng)調(diào)用shmat()完成此項(xiàng)功能。由
于在調(diào)用shmget()時(shí)，已經(jīng)創(chuàng)建了文件系統(tǒng)shm中的一個(gè)同名文件與共享內(nèi)存區(qū)域相對(duì)應(yīng)，因此，
調(diào)用shmat()的過(guò)程相當(dāng)于映射文件系統(tǒng)shm中的同名文件過(guò)程。

二：系統(tǒng)V共享內(nèi)存API

對(duì)于系統(tǒng)V共享內(nèi)存，主要有以下幾個(gè)API：shmget()、shmat()、shmdt()及shmctl()。
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

shmget（）用來(lái)獲得共享內(nèi)存區(qū)域的ID，如果不存在指定的共享區(qū)域就創(chuàng)建相應(yīng)的區(qū)域。shmat()把
共享內(nèi)存區(qū)域映射到調(diào)用進(jìn)程的地址空間中去，這樣，進(jìn)程就可以方便地對(duì)共享區(qū)域進(jìn)行訪問(wèn)操作。shmdt()調(diào)用用來(lái)解除進(jìn)程對(duì)共享內(nèi)存區(qū)域的映射。shmctl實(shí)現(xiàn)對(duì)共享內(nèi)存區(qū)域的控制操作。

三：實(shí)例

兩個(gè)進(jìn)程通過(guò)系統(tǒng)V共享內(nèi)存通信的范例。

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
typedef struct{
char name[4];
int age;
} people;//進(jìn)程地址空間里開辟了一個(gè)內(nèi)存區(qū)域用于與共享內(nèi)存映射
main(int argc, char** argv)
{
int shm_id,i;
key_t key;
char temp;
people *p_map;
char* name = "/dev/shm/myshm2";
key = ftok(name,0);//以前的都是'a'
if(key==-1)
perror("ftok error");
shm_id=shmget(key,4096,IPC_CREAT);
if(shm_id==-1)
?????{
perror("shmget error");
return;
?????}

p_map=(people*)shmat(shm_id,NULL,0);//映射到進(jìn)程地址空間內(nèi)存里
temp='a';
for(i = 0;i<10;i++)
???? {
temp+=1;
memcpy((*(p_map+i)).name,&temp,1);//對(duì)共享內(nèi)存寫操作（就是在進(jìn)程的映射內(nèi)存里寫），

?(*(p_map+i)).age=20+i;//(*(p_map+i)).name等同于(p_map+i)->name
?????}
if(shmdt(p_map)==-1)//解除映射
perror(" detach error ");
}

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
typedef struct{
char name[4];
int age;
} people;
main(int argc, char** argv)
{
int shm_id,i;
key_t key;
people *p_map;
char* name = "/dev/shm/myshm2";
key = ftok(name,0);
if(key == -1)
perror("ftok error");
shm_id = shmget(key,4096,IPC_CREAT);
if(shm_id == -1)
?????? {
perror("shmget error");
return;
???????}
p_map = (people*)shmat(shm_id,NULL,0);
for(i = 0;i<10;i++)
{
printf( "name:%s\n",(*(p_map+i)).name );//對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行讀操作（就是讀進(jìn)程的映射內(nèi)存）
printf( "age %d\n",(*(p_map+i)).age );
}
if(shmdt(p_map) == -1)
perror(" detach error ");
}

testwrite.c創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)V共享內(nèi)存區(qū)，并在其中寫入格式化數(shù)據(jù)；testread.c訪問(wèn)同一個(gè)系統(tǒng)V共享
內(nèi)存區(qū)，讀出其中的格式化數(shù)據(jù)。分別把兩個(gè)程序編譯為testwrite及testread，先后執(zhí)行./testwrite
及./testread 則./testread輸出結(jié)果如下：
name: b age 20; name: c age 21; name: d age 22; name: e age 23; name: f age 24;
name: g age 25; name: h age 26; name: I age 27; name: j age 28; name: k age 29;

四：總結(jié)

系統(tǒng)V共享內(nèi)存是以文件的形式組織在特殊文件系統(tǒng)shm中的。通過(guò)shmget可以創(chuàng)建或獲得共享內(nèi)存的標(biāo)識(shí)符。取得共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符后，要通過(guò)shmat將這個(gè)內(nèi)存區(qū)映射到本進(jìn)程的虛擬地址空間（本進(jìn)程內(nèi)通過(guò)開辟一個(gè)內(nèi)存進(jìn)行映射）。

1、 系統(tǒng)V共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，從來(lái)不寫入到實(shí)際磁盤文件中去；而通過(guò)mmap()映射普通文件實(shí)現(xiàn)
的共享內(nèi)存通信可以指定何時(shí)將數(shù)據(jù)寫入磁盤文件中。注：前面講到，系統(tǒng)V共享內(nèi)存機(jī)制實(shí)際是通
過(guò)映射特殊文件系統(tǒng)shm中的文件實(shí)現(xiàn)的，文件系統(tǒng)shm的安裝點(diǎn)在交換分區(qū)上，系統(tǒng)重新引導(dǎo)后，
所有的內(nèi)容都丟失。
2、 系統(tǒng)V共享內(nèi)存是隨內(nèi)核持續(xù)的，即使所有訪問(wèn)共享內(nèi)存的進(jìn)程都已經(jīng)正常終止，共享內(nèi)存區(qū)仍
然存在（除非顯式刪除共享內(nèi)存），在內(nèi)核重新引導(dǎo)之前，對(duì)該共享內(nèi)存區(qū)域的任何改寫操作都將
一直保留。
3、 通過(guò)調(diào)用mmap()映射普通文件進(jìn)行進(jìn)程間通信時(shí)，一定要注意考慮進(jìn)程何時(shí)終止對(duì)通信的影
響。而通過(guò)系統(tǒng)V共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)通信的進(jìn)程則不然。注：這里沒有給出shmctl的使用范例，原理與消
息隊(duì)列大同小異。

共享內(nèi)存允許兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程共享一給定的存儲(chǔ)區(qū)，因?yàn)閿?shù)據(jù)不需要來(lái)回復(fù)制，所以是最快的一種
進(jìn)程間通信機(jī)制。共享內(nèi)存可以通過(guò)mmap()映射普通文件（特殊情況下還可以采用匿名映射）機(jī)制
實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)系統(tǒng)V共享內(nèi)存機(jī)制實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用接口和原理很簡(jiǎn)單，內(nèi)部機(jī)制復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)更安
全通信，往往還與信號(hào)燈等同步機(jī)制共同使用。

轉(zhuǎn)：共享內(nèi)存---shmget shmat shmdt

?

要使用共享內(nèi)存，應(yīng)該有如下步驟： 1.開辟一塊共享內(nèi)存 shmget() 2.允許本進(jìn)程使用共某塊共享內(nèi)存 shmat() 3.寫入/讀出 4.禁止本進(jìn)程使用這塊共享內(nèi)存 shmdt() 5.刪除這塊共享內(nèi)存 shmctl()或者命令行下ipcrm ftok()：它有兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是字符串，一個(gè)是字符。字符串一般用當(dāng)前進(jìn)程的程序名，字符一般用來(lái)標(biāo)記這個(gè)標(biāo)識(shí)符所標(biāo)識(shí)的共享內(nèi)存是這個(gè)進(jìn)程所開辟的第幾個(gè)共享內(nèi)存。ftok()會(huì)返回一個(gè)key_t型的值，也就是計(jì)算出來(lái)的標(biāo)識(shí)符的值。 shmkey = ftok( "mcut" , 'a' ); // 計(jì)算標(biāo)識(shí)符 操作共享內(nèi)存,我們用到了下面的函數(shù) #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int shmget( key_t shmkey , int shmsiz , int flag ); void *shmat( int shmid , char *shmaddr , int shmflag ); int shmdt( char *shmaddr ); shmget()是用來(lái)開辟/指向一塊共享內(nèi)存的函數(shù)。參數(shù)定義如下： key_t shmkey 是這塊共享內(nèi)存的標(biāo)識(shí)符。如果是父子關(guān)系的進(jìn)程間通信的話，這個(gè)標(biāo)識(shí)符用IPC_PRIVATE來(lái)代替。但是剛才我們的兩個(gè)進(jìn)程沒有任何關(guān)系，所以就用ftok()算出來(lái)一個(gè)標(biāo)識(shí)符使用了。 int shmsiz 是這塊內(nèi)存的大小． int flag 是這塊內(nèi)存的模式(mode)以及權(quán)限標(biāo)識(shí)。 模式可取如下值： 新建：IPC_CREAT 使用已開辟的內(nèi)存：IPC_ALLOC 如果標(biāo)識(shí)符以存在，則返回錯(cuò)誤值：IPC_EXCL 然后將“模式” 和“權(quán)限標(biāo)識(shí)”進(jìn)行“或”運(yùn)算，做為第三個(gè)參數(shù)。 如： IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666 這個(gè)函數(shù)成功時(shí)返回共享內(nèi)存的ID，失敗時(shí)返回-1。 // shmid開辟共享內(nèi)存 shmid = shmget( shmkey , sizeof(in_data) , IPC_CREAT | 0666 ) ; shmat()是用來(lái)允許本進(jìn)程訪問(wèn)一塊共享內(nèi)存的函數(shù)。 int shmid是那塊共享內(nèi)存的ID。 char *shmaddr是共享內(nèi)存的起始地址 int shmflag是本進(jìn)程對(duì)該內(nèi)存的操作模式。如果是SHM_RDONLY的話，就是只讀模式。其它的是讀寫模式 成功時(shí)，這個(gè)函數(shù)返回共享內(nèi)存的起始地址。失敗時(shí)返回-1。 char *head , *pos , head = pos = shmat( shmid , 0 , 0 ); // 允許本進(jìn)程使用這塊共享內(nèi)存 shmdt()與shmat()相反，是用來(lái)禁止本進(jìn)程訪問(wèn)一塊共享內(nèi)存的函數(shù)。 參數(shù)char *shmaddr是那塊共享內(nèi)存的起始地址。 成功時(shí)返回0。失敗時(shí)返回-1。 shmdt( head ); // 禁止本進(jìn)程使用這塊內(nèi)存 此外，還有一個(gè)用來(lái)控制共享內(nèi)存的shmctl()函數(shù)如下： #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int shmctl( int shmid , int cmd , struct shmid_ds *buf ); int shmid是共享內(nèi)存的ID。 int cmd是控制命令，可取值如下： IPC_STAT 得到共享內(nèi)存的狀態(tài) IPC_SET 改變共享內(nèi)存的狀態(tài) IPC_RMID 刪除共享內(nèi)存 struct shmid_ds *buf是一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針。IPC_STAT的時(shí)候，取得的狀態(tài)放在這個(gè)結(jié)構(gòu)體中。如果要改變共享內(nèi)存的狀態(tài)，用這個(gè)結(jié)構(gòu)體指定。 返回值： 成功：0 失敗：-1 shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); 剛才我們的mpaste.c程序中還可以加入這樣幾句。 struct shmid_ds buf; ... ... shmctl( shmid , IPC_STAT , &buf ); // 取得共享內(nèi)存的狀態(tài) ... ... shmctl( shmid , IPC_RMID , &buf ); // 刪除共享內(nèi)存 注意:在使用共享內(nèi)存，結(jié)束程序退出后。如果你沒在程序中用shmctl()刪除共享內(nèi)存的話，一定要在命令行下用ipcrm命令刪除這塊共享內(nèi)存。你要是不管的話，它就一直在那兒放著了。 簡(jiǎn)單解釋一下ipcs命令和ipcrm命令。 取得ipc信息： ipcs [-m|-q|-s] -m 輸出有關(guān)共享內(nèi)存(shared memory)的信息 -q 輸出有關(guān)信息隊(duì)列(message queue)的信息 -s 輸出有關(guān)“遮斷器”(semaphore)的信息 ipcs -m 刪除ipc ipcrm -m|-q|-s shm_id ipcrm -m 105 例如，我們?cè)谝?x12345678為KEY創(chuàng)建了一個(gè)共享內(nèi)存，可以直接使用ipcrm -M 0x12345678來(lái)刪除共享內(nèi)存區(qū)域。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的进程间通信学习小结（共享内存）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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