1、第5章System V進(jìn)程間通信 System VIPC基礎(chǔ)基礎(chǔ) 消息隊(duì)列消息隊(duì)列 信號(hào)量通信機(jī)制信號(hào)量通信機(jī)制 共享內(nèi)存共享內(nèi)存 為了提供與其他系統(tǒng)的兼容性，Linux也支持三種System V的進(jìn)程間通信機(jī)制：消息隊(duì)列、信號(hào)量和共享內(nèi)存消息隊(duì)列、信號(hào)量和共享內(nèi)存，Linux對(duì)這些機(jī)制的實(shí)施大同小異。我們把信號(hào)量、消息隊(duì)列和共享內(nèi)存統(tǒng)稱(chēng)System V IPC對(duì)象。就像每個(gè)文件都有一個(gè)打開(kāi)文件號(hào)一樣，每個(gè)對(duì)象也都有唯一的識(shí)別號(hào)，進(jìn)程可以通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用傳遞的識(shí)別號(hào)來(lái)存取這些對(duì)象。與文件的存取一樣，對(duì)這些對(duì)象的存取也要驗(yàn)證存取權(quán)限，System V IPC可以通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用對(duì)對(duì)象的創(chuàng)建者設(shè)置這些對(duì)象

2、的存取權(quán)限。2021-12-82 ipcs 命令I(lǐng)pcs命令用于顯示消息隊(duì)列、共享內(nèi)存、信號(hào)量的信息。q 顯示消息隊(duì)列 s 顯示信號(hào)量m 顯示共享內(nèi)存 a 詳細(xì)信息對(duì)每一個(gè)資源，這個(gè)命令會(huì)顯示：TYPE 包括信息隊(duì)列(q)，共享內(nèi)存(m)，或者信號(hào)量(s)。ID 資源條目的唯一的表示號(hào)KEY應(yīng)用程序存取資源使用的參數(shù)。MODE 存取模式和許可權(quán)限的標(biāo)記OWNER and GROUP 登錄名和用戶(hù)屬主的組號(hào)2021-12-83key值和ID值 Linux系統(tǒng)為每個(gè)IPC機(jī)制都分配了唯一的ID，所有針對(duì)該IPC機(jī)制的操作都使用對(duì)應(yīng)的ID。因此，通信的雙方都需要通過(guò)某個(gè)辦法來(lái)獲取ID值。顯然，創(chuàng)建者

3、根據(jù)創(chuàng)建函數(shù)的返回值可獲取該值，但另一個(gè)進(jìn)程如何實(shí)現(xiàn)呢？由于Linux兩個(gè)進(jìn)程不能隨意訪問(wèn)對(duì)方的空間（一個(gè)特殊是，子進(jìn)程可以繼承父親進(jìn)程的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)父親進(jìn)程向子進(jìn)程的單向傳遞），也就不能夠直接獲取這一ID值。為解決這一問(wèn)題，IPC在實(shí)現(xiàn)時(shí)約定使用key值做為參數(shù)創(chuàng)建，如果在創(chuàng)建時(shí)使用相同的key值將得到同一個(gè)IPC對(duì)象的ID（即一方創(chuàng)建，另一方獲取的是ID），這樣就保證了雙方可以獲取用于傳遞數(shù)據(jù)的IPC機(jī)制ID值。 2021-12-84 ftok extern key_t ftok(_const char * _pathname, int _proj_id);此函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，pathname

4、為文件路徑名，可以是特殊文件（例如目錄文件），也可以是當(dāng)前目錄“.”，而通常也是設(shè)置此參數(shù)為當(dāng)前目錄，因?yàn)楫?dāng)前目錄一般都是存在的，且不會(huì)被立即刪除。第二個(gè)參數(shù)為一個(gè)int型變量。2021-12-85例：ftok的使用#include #include main()key_t key;key=ftok(.,1);printf(the key is %xn,key);2021-12-8人民郵電出版社出版楊宗德編著6 ftok ftok函數(shù)創(chuàng)建key值過(guò)程中使用了該文件屬性的st_dev和st_ino。具體構(gòu)成如下：key值的第31-24為ftok()第二個(gè)參數(shù)的低8位；key值的第23-16為該文

5、件的st_dev屬性的低8位；key值的第15-0為該文件的st_ino屬性的低16位；因此，如果使用相同的文件路徑及整數(shù)，得到的key值是唯一的，而唯一的key值創(chuàng)建某類(lèi)IPC機(jī)制時(shí)將得到同一個(gè)IPC機(jī)制（但如果使用相同的key值分別創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列和一個(gè)信號(hào)量，兩者沒(méi)有聯(lián)系），而文件路徑的訪問(wèn)對(duì)兩個(gè)進(jìn)程來(lái)說(shuō)很容易統(tǒng)一，因此，便捷的實(shí)現(xiàn)了兩進(jìn)程通信機(jī)制的確定。2021-12-87例：ftok函數(shù)和參數(shù)的關(guān)系#include #include #include #include main(int argc, char * argv)key_t key;int i;struct stat buf

6、;if(argc!=3)printf(error usagen);return 1;i=atoi(argv2);2021-12-88例：ftok函數(shù)和參數(shù)的關(guān)系if(stat(argv1,&buf)=-1) perror(stat);exit(EXIT_FAILURE);printf(file st_dev=%xn,buf.st_dev);printf(file st_ino=%xn,buf.st_ino);printf(number=%xn,i);key=ftok(argv1,i);printf(key=0 x%x ,key);2021-12-89第5章System V進(jìn)程間通信 S

7、ystem VIPC基礎(chǔ)基礎(chǔ) 消息隊(duì)列消息隊(duì)列 信號(hào)量通信機(jī)制信號(hào)量通信機(jī)制 共享內(nèi)存共享內(nèi)存 消息隊(duì)列的基本概念消息隊(duì)列就是一個(gè)消息的鏈表，是一系列保存在內(nèi)核中的消息的列表。用戶(hù)進(jìn)程可以向消息隊(duì)列添加消息，也可以從消息隊(duì)列讀取消息。消息隊(duì)列與管道通信相比，其優(yōu)勢(shì)是對(duì)每一個(gè)消息指定特定消息類(lèi)型，接收的時(shí)候不需要按隊(duì)列次序，而是可以根據(jù)自定義條件接收特定類(lèi)型的消息。可以把消息看作一個(gè)記錄，具有特定的格式以及特定的優(yōu)先級(jí)。對(duì)消息隊(duì)列有寫(xiě)權(quán)限的進(jìn)程可以向消息隊(duì)列中按照一定的規(guī)則添加新消息；對(duì)消息隊(duì)列有讀權(quán)限的進(jìn)程則可以從消息隊(duì)列中讀取消息。2021-12-811消息隊(duì)列屬性2021-12-812消息

8、struct msg結(jié)構(gòu)體 /come from /usr/src/kernels/uname r/inlcude/linux/msg.h/*one msg_msg structure for each message */struct msg_msgstruct list_head m_list;long m_type;int m_ts; /*message test size */struct msg_msgseg* next;void * security;/* the actual message follows immediately */;2021-12-813消息隊(duì)列2021-1

9、2-814對(duì)消息隊(duì)列的說(shuō)明對(duì)消息隊(duì)列的限定：/come from /usr/include/linux/msg.h#define MSGMNI 16 /*=IPCMNI */ /* max # of msg queue identifiers */#define MSGMAX 8192 /*=INT_MAX */ /* max size of message (bytes) */#define MSGMNB 16384 /*=INT_MAX */ /*default max size of a message queue */不同的系統(tǒng)限制值可以通過(guò)msgctl函數(shù)使用IPC_INFO參數(shù)獲得

10、。2021-12-815消息隊(duì)列常用的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)函數(shù)功能功能ftok根據(jù)文件路徑和參數(shù)生成標(biāo)準(zhǔn)keymsgget創(chuàng)建或打開(kāi)消息隊(duì)列msgsnd添加消息msgrcv讀取消息msgctl控制消息隊(duì)列2021-12-816創(chuàng)建消息隊(duì)列 extern int msgget(key_t _key,int _msgflg);第一個(gè)參數(shù)key為由ftok創(chuàng)建的key值。第二個(gè)參數(shù)_msgflg的低位用來(lái)確定消息隊(duì)列的訪問(wèn)權(quán)限。如0770，為文件的訪問(wèn)權(quán)限類(lèi)型。此外，還可以附加以下參數(shù)值。這些值可以與基本權(quán)限以或的方式一起使用。/come from /usr/include/bit/ipc.h/*resou

11、rce get request flags */#define IPC_CREAT 00001000 /*create if key is nonexistent*/#define IPC_EXCL 00002000 /*fail if key exists */#define IPC_NOWAIT 00004000 /return error on wait */2021-12-817msgget返回說(shuō)明：成功執(zhí)行時(shí)，返回消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)值。失敗返回-1，errno被設(shè)為以下的某個(gè)值 ，有時(shí)也會(huì)返回0，這個(gè)時(shí)候也是可以正常使用的。EACCES：指定的消息隊(duì)列已存在，但調(diào)用進(jìn)程沒(méi)有權(quán)限訪問(wèn)它，而且

12、不擁有CAP_IPC_OWNER權(quán)限EEXIST：key指定的消息隊(duì)列已存在，而msgflg中同時(shí)指定IPC_CREAT和IPC_EXCL標(biāo)志ENOENT：key指定的消息隊(duì)列不存在，同時(shí)msgflg中不指定IPC_CREAT標(biāo)志ENOMEM：需要建立消息隊(duì)列，但內(nèi)存不足ENOSPC：需要建立消息隊(duì)列，但已達(dá)到系統(tǒng)的最大消息隊(duì)列容量2021-12-818例：創(chuàng)建消息隊(duì)列#include #include #include int main()key_t key;key=ftok(.,1);printf(the key is %xn,key);int id;id=msgget(key+1,IPC

13、_CREAT|0666);printf(id=%dn,id);system(“ipcs”);2021-12-8人民郵電出版社出版楊宗德編著19消息隊(duì)列屬性控制 extern int msgctl(int _msqid, int _cmd, struct msqid_ds *_ buf);第一個(gè)參數(shù)_msqid為消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符，該值為使用msgget函數(shù)創(chuàng)建消息隊(duì)列的返回值。第二個(gè)參數(shù)_cmd為執(zhí)行的控制命令，即要執(zhí)行的操作。包括以下選項(xiàng)：/come from /usr/include/linux/ipc.h/*Control commands used with semctl, msgctl

14、and shmctl see also specific commands in sem.h, msg.h and shm.h */#define IPC_RMID 0 /*remove resource*/#define IPC_SET 1 /*set ipc_perm options */#define IPC_STAT 2 /*get ipc_perm options */#define IPC_INFO 3 /*see ipcs */2021-12-820例：刪除消息隊(duì)列#include #include #include int main()key_t key;int id;key=

15、ftok(.,1);id=msgget(key+1,IPC_CREAT|0666);printf(id=%dn,id);msgctl(id,IPC_RMID,NULL);sytem(“ipcs”);2021-12-8人民郵電出版社出版楊宗德編著21發(fā)送信息到消息隊(duì)列 extern int msgsnd(int _msqid, _const void * _msgp, size_t _msgsz, int _msgflg)第一個(gè)參數(shù)msqid為指定的消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符(由msgget生成的消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符)，即將消息添加到那個(gè)消息隊(duì)列中。第二個(gè)參數(shù)msgp為指向的用戶(hù)定義緩沖區(qū)。第三個(gè)參數(shù)為接收信息的

16、大小，其數(shù)據(jù)類(lèi)型為size_t，即unsigned int類(lèi)型。其大小為0到系統(tǒng)對(duì)消息隊(duì)列的限定值。第四個(gè)參數(shù)用來(lái)指定在達(dá)到系統(tǒng)為消息隊(duì)列鎖定的界限（如達(dá)到字?jǐn)?shù)限制）時(shí)應(yīng)采取的操作。2021-12-822發(fā)送信息到消息隊(duì)列(2) 第二個(gè)參數(shù)其定義如下：/come from /usr/include/linux/msg.h/*message buffer for msgsnd and msgrev calls */struct msgbuflong mtype; /*type of message */char mtext1; /*message text */mtype是一個(gè)正整數(shù)，由產(chǎn)生消息

17、的進(jìn)程生成，用于表示消息的類(lèi)型，因此，接收進(jìn)程可以用來(lái)進(jìn)行消息選擇(消息隊(duì)列在存儲(chǔ)信息時(shí)是按發(fā)送的先后順序放置的)。mtext是文本內(nèi)容，即消息內(nèi)容，此處大小為1，顯然不夠用，在使用時(shí)自己重新定義此結(jié)構(gòu)。2021-12-823發(fā)送信息到消息隊(duì)列(3)第四個(gè)參數(shù)用來(lái)指定在達(dá)到系統(tǒng)為消息隊(duì)列鎖定的界限（如達(dá)到字?jǐn)?shù)限制）時(shí)應(yīng)采取的操作。：如果設(shè)置為IPC_NOWAIT，如果需要等待，則不發(fā)送消息并且調(diào)用進(jìn)程立即返回錯(cuò)誤信息EAGAIN.如果設(shè)置為0，則忽略標(biāo)志位。成功調(diào)用后，此函數(shù)將返回0，否則返回-1，同時(shí)將對(duì)消息隊(duì)列msqid數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的成員執(zhí)行下列操作：msg_qnum以1為增量遞增。msg_l

18、spid設(shè)置為調(diào)用進(jìn)程的進(jìn)程ID。msg_stime設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間。2021-12-824從消息隊(duì)列接收信息extern int msgrev(int _msqid,void * _msgp, size_t _msgsz, long int _msgtyp, int _msgflg);此函數(shù)從與msqid指定的消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)的隊(duì)列中讀取消息，并將其放置到msgp指向的結(jié)構(gòu)中。第一個(gè)參數(shù)為讀的對(duì)象，即從哪個(gè)消息隊(duì)列獲得消息。第二個(gè)參數(shù)為一個(gè)臨時(shí)消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來(lái)保存讀取的信息。其定義與發(fā)送信息的第二個(gè)參數(shù)相同。第三個(gè)參數(shù)msgsz指定mtext的大小（以字節(jié)為單位）。如果收到的消息大于ms

19、gsz，并且msgflg&MSG_NOERROR為真，則將該消息截至msgsz字節(jié)，消息的截?cái)嗖糠謱G失，并且不向調(diào)用進(jìn)程提供截?cái)嗟奶崾?021-12-825從消息隊(duì)列接收信息(2) 第四個(gè)參數(shù)msgtyp指定請(qǐng)求的消息類(lèi)型：msgtyp=0 收到隊(duì)列中的第一條消息，任意類(lèi)型。msgtyp0 收到第一條msgtyp類(lèi)型的消息。msgtyp0收到第一條最低類(lèi)型（小于或等于msgtyp的絕對(duì)值）的消息。第五個(gè)參數(shù)msgflg指定所需類(lèi)型消息不在隊(duì)列上時(shí)將要采取的操作。0,表示忽略；IPC_NOWAIT，如果消息隊(duì)列為空，則返回一個(gè)ENOMSG，并將控制權(quán)交回調(diào)用函數(shù)的進(jìn)程。2021-12-

20、826消息隊(duì)列應(yīng)用實(shí)例 #include #include #include #include #include #include #include struct msgmbuflong msg_type;char msg_text512;2021-12-827消息隊(duì)列應(yīng)用實(shí)例 int main()int qid;key_t key;int len;struct msgmbuf msg;if(key=ftok(.,a)=-1)perror(ftok);exit(EXIT_FAILURE);if(qid=msgget(key,IPC_CREAT|0666)=-1)perror(msgget);e

21、xit(EXIT_FAILURE);2021-12-828消息隊(duì)列應(yīng)用實(shí)例 printf(ID of the queue is: %dn,qid);puts(please input the mssage:);if(fgets(&msg)-msg_text,512,stdin)=NULL) puts(no message!);exit(EXIT_FAILURE);msg.msg_type=getpid();len=strlen(msg.msg_text);if(msgsnd(qid,&msg,len,0)0)perror(msgsnd);exit(EXIT_FAILURE);2

22、021-12-829消息隊(duì)列應(yīng)用實(shí)例 if(msgrcv(qid,&msg,512,0,0)msg_text);if(msgctl(qid,IPC_RMID,NULL)0)perror(msgctl);exit(EXIT_FAILURE);exit(0);2021-12-830第5章System V進(jìn)程間通信 System VIPC基礎(chǔ)基礎(chǔ) 消息隊(duì)列消息隊(duì)列 信號(hào)量通信機(jī)制信號(hào)量通信機(jī)制 共享內(nèi)存共享內(nèi)存 信號(hào)量基本概念信號(hào)量是操作系統(tǒng)中解決進(jìn)程或線程同步與互斥的最重要機(jī)制之一。Linux內(nèi)核提供System V的信號(hào)量機(jī)制，用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間通信。信號(hào)量常用系統(tǒng)調(diào)用見(jiàn)下表函數(shù)函數(shù)功能功

23、能sem_init初始化一個(gè)信號(hào)量sem_wait阻塞線程sem_post增加信號(hào)量的值sem_destory釋放信號(hào)量2021-12-832信號(hào)量集合屬性2021-12-833信號(hào)量結(jié)構(gòu) /come from /usr/src/kernels/uname -r/include/linux/sem.h/* One semaphore structure for each semaphore in the system. */struct semint semval; /* current value */int sempid; /* pid of last operation */;2021-

24、12-834信號(hào)量通信機(jī)制概念圖 2021-12-835創(chuàng)建信號(hào)量集合 extern int semget(key_t _key, int _nsems, int _semflg);第一個(gè)參數(shù)為key_t類(lèi)型的key值，一般由ftok函數(shù)產(chǎn)生。第二個(gè)參數(shù)_nsems為創(chuàng)建的信號(hào)量個(gè)數(shù)，各信號(hào)量以數(shù)組的方式存儲(chǔ)。這個(gè)數(shù)組用于初始化數(shù)組對(duì)象。第三個(gè)參數(shù)_semflg用來(lái)標(biāo)識(shí)信號(hào)量集合的權(quán)限。如0770，為文件的訪問(wèn)權(quán)限類(lèi)型。此外，還可以附加以下參數(shù)值。這些值可以與基本權(quán)限以或的方式一起使用。/come from /usr/include/bit/ipc.h/*resource get reques

25、t flags */#define IPC_CREAT 00001000 /*create if key is non existent */#define IPC_EXCL 00002000 /*fail if key exists */#define IPC_NOWAIT 00004000 /*return error on wait */2021-12-836控制信號(hào)量集合、信號(hào)量extern int semctl(int _semid, int _semnum, int _cmd,)該函數(shù)最多可有四個(gè)參數(shù)（有可能只有三個(gè)參數(shù)）。第一個(gè)參數(shù)_semid為要操作的信號(hào)量集合標(biāo)識(shí)符，該值一般

26、由semget函數(shù)返回。第二個(gè)參數(shù)為集合中信號(hào)量的編號(hào)。如果標(biāo)識(shí)某個(gè)信號(hào)量，此值為該信號(hào)量的下標(biāo)（從0到n-1）；如果標(biāo)識(shí)整個(gè)信號(hào)量集合，則設(shè)置為0。第三個(gè)參數(shù)為要執(zhí)行的操作，如果是對(duì)整個(gè)信號(hào)量集合，這些操作在/usr/include/linux/ipc.h文件中定義。其操作包括IPC_RMID、IPC_SET、IPC_STAT和IPC_INFO，具體含義同msgctl的相關(guān)操作。2021-12-8372021-12-838信號(hào)量操作 extern int semop(int _semid, struct sembuf * _sops, size_t _nsops);此函數(shù)第一個(gè)參數(shù)為要操作的

27、信號(hào)量集合標(biāo)識(shí)符，該值一般由semget函數(shù)返回。第二個(gè)參數(shù)為struct sembuf結(jié)構(gòu)的變量，其定義如下：/come from /usr/include/linux/sem.h/* semop system calls takes an array of these. */struct sembuf unsigned short sem_num; /* semaphore index in array */short sem_op; /*semaphore operation */short sem_flg; /* operation flags */2021-12-839信號(hào)量操作(2

28、) 此結(jié)構(gòu)體有三個(gè)成員變量。1） sem_num為操作的信號(hào)量編號(hào)。2）sem_op為作用于信號(hào)量的操作：該值如果為正整數(shù)表示增加信號(hào)量的值，如果為負(fù)整數(shù)表示減小信號(hào)量的值，如果為0表示對(duì)信號(hào)量的當(dāng)前值進(jìn)行是否為0的測(cè)試。3）sem_flg為操作標(biāo)識(shí)。2021-12-840使用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)消費(fèi)問(wèn)題 生產(chǎn)消費(fèi)問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)典的數(shù)學(xué)問(wèn)題，要求生產(chǎn)者消費(fèi)者在固定的倉(cāng)庫(kù)空間條件下，生產(chǎn)者每生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品將占用一個(gè)倉(cāng)庫(kù)空間，生產(chǎn)者生產(chǎn)的產(chǎn)品庫(kù)存不能越過(guò)倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)量，消費(fèi)者每消費(fèi)一個(gè)產(chǎn)品將增加一個(gè)倉(cāng)庫(kù)空間，消費(fèi)者在倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)品為0時(shí)不能再消費(fèi)。本例中采用信號(hào)量來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，為了便于理解，本例中使用了兩個(gè)信號(hào)量

29、，一個(gè)用來(lái)管理消費(fèi)者（以下為sem_produce），一個(gè)用來(lái)管理生產(chǎn)者（以下為sem_custom），即sem_produce表示當(dāng)前倉(cāng)庫(kù)可用空間的數(shù)量，sem_custom用來(lái)表示當(dāng)前倉(cāng)庫(kù)中產(chǎn)品的數(shù)量。對(duì)于生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，其需要申請(qǐng)的資源為倉(cāng)庫(kù)中的剩余空間，因此，生產(chǎn)者在生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品前，申請(qǐng)sem_produce信號(hào)量，當(dāng)此信號(hào)量的值大于0，即有可用空間，將生產(chǎn)產(chǎn)品，并將sem_produce的值減去1（因?yàn)檎加昧艘粋€(gè)空間）；同時(shí)，當(dāng)其生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品后，當(dāng)前倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)品數(shù)量增加1，需要將sem_custom信號(hào)量自動(dòng)加1。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，其需要申請(qǐng)的資源為倉(cāng)庫(kù)中的產(chǎn)品，因此，消費(fèi)者在消費(fèi)一個(gè)產(chǎn)品前

30、，將申請(qǐng)sem_custom信號(hào)量，當(dāng)此信號(hào)量的值大于0時(shí)，即有可用產(chǎn)品，將消費(fèi)一個(gè)產(chǎn)品，并將sem_custom信號(hào)量的值減去（因?yàn)橄M(fèi)了一個(gè)產(chǎn)品），同時(shí)，當(dāng)消費(fèi)一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)前倉(cāng)庫(kù)的剩余空間增加1，需要將sem_produce信號(hào)量自動(dòng)加1。2021-12-841第5章System V進(jìn)程間通信 System VIPC基礎(chǔ)基礎(chǔ) 消息隊(duì)列消息隊(duì)列 信號(hào)量通信機(jī)制信號(hào)量通信機(jī)制 共享內(nèi)存共享內(nèi)存 共享內(nèi)存的基本概念共享內(nèi)存允許兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)給定的存儲(chǔ)區(qū)，這一段存儲(chǔ)區(qū)可以被兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程映射至自身的地址空間中，數(shù)據(jù)不需要在進(jìn)程間復(fù)制，所以這是最快的一種IPC。使用共享內(nèi)存時(shí)，多個(gè)進(jìn)程

31、之間對(duì)一給定的存儲(chǔ)區(qū)需進(jìn)行同步訪問(wèn)。即若一個(gè)進(jìn)程正在將數(shù)據(jù)放入共享存儲(chǔ)區(qū)，則在它做完這一操作之前，其他進(jìn)程不應(yīng)當(dāng)去讀取這些數(shù)據(jù)。通常，信號(hào)量被用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)共享存儲(chǔ)的訪問(wèn)。2021-12-843共享內(nèi)存屬性2021-12-844共享內(nèi)存IPC原理 2021-12-845共享內(nèi)存與管道對(duì)比 2021-12-846共享內(nèi)存的常用函數(shù)函數(shù)函數(shù)功能功能mmap建立共享內(nèi)存映射munmap解除共享內(nèi)存映射shmget獲取共享內(nèi)存區(qū)域的IDshmctl共享內(nèi)存控制shmat映射共享內(nèi)存對(duì)象shmdt分離共享內(nèi)存對(duì)象2021-12-847內(nèi)存映射函數(shù)mmap將某個(gè)文件的指定內(nèi)容映射到內(nèi)存空間中，該函數(shù)聲明如下：

32、#include void *mmap(void *start, size_t length,int prot, int flags, int fd, off_t offset);此函數(shù)將在進(jìn)程的虛擬地址空間（起始為start，長(zhǎng)度為length字節(jié)）和與文件描述符fd關(guān)聯(lián)的文件（偏移量為offset，長(zhǎng)度為length）之間建立映射。參數(shù)start一般情況下設(shè)置為NULL，由系統(tǒng)分配。第三個(gè)參數(shù)prot描述映射的內(nèi)存權(quán)限，該參數(shù)是以下選項(xiàng)的組合：PORT_READ 允許讀該內(nèi)存 PORT_WRITE 允許寫(xiě)該內(nèi)存PORT_EXEC 允許執(zhí)行該內(nèi)存段 PORT_NONE 該內(nèi)存段不能被訪問(wèn)20

33、21-12-848內(nèi)存映射參數(shù)flags控制程序?qū)υ搩?nèi)存段的改變所造成的影響，常用選項(xiàng)如下：MAP_PRIVATE：內(nèi)存段是私有的，對(duì)他的修改只在此局部范圍內(nèi)有效，其他進(jìn)程不可見(jiàn)。MAP_SHARED：共享映射，某進(jìn)程對(duì)該段內(nèi)存空間的更新對(duì)其他進(jìn)程來(lái)說(shuō)是可見(jiàn)的，但該文件的內(nèi)容并不會(huì)立即更新，要更新文件內(nèi)容，需要調(diào)用msync和munmap函數(shù)。2021-12-849例：內(nèi)存映射的使用#include #include #include #include #include typedef structchar name4;int age;people;main(int argc, char *

34、argv)pid_t result; int i;people *p_map;char temp;2021-12-850例：內(nèi)存映射的使用p_map=(people *)mmap(NULL,sizeof(people)*10,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS, -1,0);result=fork();if(result0)perror(fork);exit(EXIT_FAILURE);else if(result=0)sleep(2);for(i=0;i5;i+)printf(read by child:No.%ds age is:%d

35、n,i+1,(*(p_map+i).age);2021-12-851例：內(nèi)存映射的使用(*p_map).age=110;munmap(p_map,sizeof(people)*10);exit(0);elsetemp=a;for(i=0;iname, &temp,2);(p_map+i)-age=20+i);2021-12-852例：內(nèi)存映射的使用sleep(5);printf(read by parent:the sum of age is:%dn,(*p_map).age);printf(unmapingn);munmap(p_map,sizeof(people)*10);prin

36、tf(unmap successful!n);2021-12-853創(chuàng)建共享內(nèi)存 extern int shmget(key_t _key, size_t _size, int _shmflg);第一個(gè)參數(shù)為key_t類(lèi)型的key值，一般由ftok函數(shù)產(chǎn)生。第二個(gè)參數(shù)size為欲創(chuàng)建的共享內(nèi)存段大小（單位為字節(jié)）。第三個(gè)參數(shù)shmflg用來(lái)標(biāo)識(shí)共享內(nèi)存段的創(chuàng)建標(biāo)識(shí)。包括/come from /usr/include/linu/ipc.h#define IPC_CREAT 01000 /*Create key if key does not exist. */#define IPC_EXCL 0

37、20000 /*Fail if key exists. */#define IPC_NOWAIT 04000 /*Return error on wait. */2021-12-854創(chuàng)建共享內(nèi)存 另外，在 /usr/include /linux/shm.h文件還定義了另外兩個(gè)選項(xiàng)：/come from /usr/include/linux/shm.h/*permission flag for shmget */#define SHM_R 0400 /*or S_IRUGO from */#define SHM_W 0200 /*or S_IWUGO from */2021-12-855共享內(nèi)

38、存控制 extern int shmctl(int _shmid, int _cmd, struct shmid_ds * _buf);第一個(gè)參數(shù)為要操作的共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符，該值一般由shmget函數(shù)返回。第二個(gè)參數(shù)為要執(zhí)行的操作，這些操作在/usr/include/linux/ipc.h文件中定義。其操作包括IPC_RMID、IPC_SET、IPC_STAT和IPC_INFO，具體含義同msgctl的相關(guān)操作。如果是超級(jí)用戶(hù)，還可以執(zhí)行以下兩個(gè)命令：/come from /usr/include/sys/shm.h/* super user shmctl commands */#define

39、SHM_LOCK 11#define SHM_UNLOCK 12第三個(gè)參數(shù)為struct shmid_ds結(jié)構(gòu)的臨時(shí)共享內(nèi)存變量信息，此內(nèi)容根據(jù)第二個(gè)參數(shù)的不一樣而改變。2021-12-856映射共享內(nèi)存對(duì)象進(jìn)程使用共享內(nèi)存前，需要將該共享內(nèi)存與當(dāng)前進(jìn)程建立聯(lián)系，即將該共享內(nèi)存使用shmat函數(shù)映射到當(dāng)前進(jìn)程。其函數(shù)聲明如下：#include extern void *shmat(int _shmid, _const void *_shmaddr, int _shmflag);如果執(zhí)行成功，將返回共享內(nèi)存段首地址。第一個(gè)參數(shù)_shmid為要操作的共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符，該值一般由shmget函數(shù)返回。

40、第二個(gè)參數(shù)shmaddr指定共享內(nèi)存的映射地址。如果該值為非零，則將用此值作為映射共享內(nèi)存的地址，如果此值為0，則由系統(tǒng)來(lái)選擇映射的地址。一般都將此值設(shè)置為0。2021-12-857映射共享內(nèi)存對(duì)象#include extern void *shmat(int _shmid, _const void *_shmaddr, int _shmflag);第三個(gè)參數(shù)用來(lái)指定共享內(nèi)存短的訪問(wèn)權(quán)限和映射條件。/come from /usr/include/linux/shm.h/* mode for attach */#define SHM_RDNOLY 010000 /*read-only acces

41、s */#define SHM_RND 020000 /*round attach attach address to SHMLBA bounary */#define SHM_REMAP 040000 /*take-over region on attach */#define SHM_EXEC 0100000 /*execution access */2021-12-858分離共享內(nèi)存對(duì)象在共享內(nèi)存使用完畢后，需要使用shmdt函數(shù)將其與當(dāng)前進(jìn)程分離。其函數(shù)聲明如下：/come from /usr/include/sys/shm.hextern int shmdt(_const void

42、*_shmaddr);其參數(shù)即為與當(dāng)前進(jìn)程分離的共享內(nèi)存標(biāo)志ID。2021-12-859例一#include #include #include #include #include #include typedef structchar name4;int age;people;main()int shm_id, i; key_t key;people *p_map;char * name=/dev/shm/myshm2;2021-12-860例一key=ftok(name,0);shm_id=shmget(key,4096,IPC_CREAT);if(shm_id=-1)perror(shm

43、get);exit(EXIT_FAILURE);p_map=(people *)shmat(shm_id,NULL, 0);for(i=0;iname);printf(age :%dn,(p_map+i)-age);if(shmdt(p_map)=-1)perror(shmdt);2021-12-861例一#include #include #include #include #include #include typedef structchar name4;int age;people;main()int shm_id, i; key_t key;people *p_map;char *

44、name=/dev/shm/myshm2;2021-12-862例一key=ftok(name,0);if(key=-1)perror(ftok);exit(EXIT_FAILURE);shm_id=shmget(key,4096,IPC_CREAT|0666);if(shm_id=-1)perror(shmget);exit(EXIT_FAILURE);p_map=shmat(shm_id,0,0);/(people *)shmat(shm_id,0,0);temp=a;for(i=0;iname,&temp,1);(p_map+i)-age=20+i;if(shmdt(p_map)

45、=-1)perror(shmdt);2021-12-8人民郵電出版社出版楊宗德編著63例二#include #include #include #include #include #include #include typedef structchar str150;char str250;int no1,no2;str;2021-12-864例二main(int argc, char * agv)int shm_id,i; key_t key;str *p_map;time_t timep;struct tm *p; char * name=/dev/shm/myshm2;key=ftok(name,0);shm_id=shmget(key,4096,IPC_CREAT|0666);if(shm_id=-1)perror(shmge