架构师进阶：Linux进程间如何共享内存？

本是古典何须时尚 2022-01-16 14:13 144阅读 0赞

共享内存 IPC 原理

共享内存进程间通信机制主要用于实现进程间大量的数据传输，下图所示为进程间使用共享内存实现大量数据传输的示意图：

![8d535596a8de43098a5cc3bb34e6bd02][]

共享内存是在内存中单独开辟的一段内存空间，这段内存空间有自己特有的数据结构，包括访问权限、大小和最近访问的时间等。该数据结构定义如下：

from /usr/include/linux/shm.hstruct shmid_ds {struct ipc_perm shm_perm; /* operation perms 操作权限 */int shm_segsz; /* size of segment (bytes) 段长度大小 */__kernel_time_t shm_atime; /* last attach time 最近attach时间 */__kernel_time_t shm_dtime; /* last detach time 最近detach时间 */__kernel_time_t shm_ctime; /* last change time 最近change时间 */__kernel_ipc_pid_t shm_cpid; /* pid of creator 创建者pid */__kernel_ipc_pid_t shm_lpid; /* pid of last operator 最近操作pid */unsigned short shm_nattch; /* no. of current attaches */unsigned short shm_unused; /* compatibility */void *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */void *shm_unused3; /* unused */|
    };

两个进程在使用此共享内存空间之前，需要在进程地址空间与共享内存空间之间建立联系，即将共享内存空间挂载到进程中。

系统对共享内存做了以下限制：

#define SHMMAX 0x2000000 /* max shared seg size (bytes) 最大共享段大小 */#define SHMMIN 1 /* min shared seg size (bytes) 最小共享段大小 */#define SHMMNI 4096 /* max num of segs system wide */#define SHMALL (SHMMAX/getpagesize()*(SHMMNI/16))|define SHMSEG SHMMNI /* max shared segs per process */

Linux 共享内存管理

1.创建共享内存

#include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>

/\*

\* 第一个参数为 key 值，一般由 ftok() 函数产生

\* 第二个参数为欲创建的共享内存段大小(单位为字节)

\* 第三个参数用来标识共享内存段的创建标识

\*/

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

2.共享内存控制

#include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>

/\*

\* 第一个参数为要操作的共享内存标识符

\* 第二个参数为要执行的操作

\* 第三个参数为 shmid\_ds 结构的临时共享内存变量信息

\*/

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

3.映射共享内存对象

系统调用 shmat() 函数实现将一个共享内存段映射到调用进程的数据段中，并返回内存空间首地址，其函数声明如下：

#include <sys/types.h>#include <sys/shm.h>

/\*

\* 第一个参数为要操作的共享内存标识符

\* 第二个参数用来指定共享内存的映射地址，非0则为此参数，为0的话由系统分配

\* 第三个参数用来指定共享内存段的访问权限和映射条件

\*/

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

4.分离共享内存对象

在使用完毕共享内存空间后，需要使用 shmdt() 函数调用将其与当前进程分离。函数声明如下：

#include <sys/types.h>#include <sys/shm.h>

/\*

\* 参数为分配的共享内存首地址

\*/

int shmdt(const void *shmaddr);

共享内存在父子进程间遵循的约定

1.使用 fork() 函数创建一个子进程后，该进程继承父亲进程挂载的共享内存。

2.如果调用 exec() 执行一个新的程序，则所有挂载的共享内存将被自动卸载。

3.如果在某个进程中调用了 exit() 函数，所有挂载的共享内存将与当前进程脱离关系。

程序实例

申请一段共享内存，父进程在首地址处存入一整数，子进程读出。

#include#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/types.h>#include#include#define SHM_SIZE 1024int main()
    {int shm_id, pid;int *ptr = NULL;

/\* 申请共享内存 \*/

shm_id = shmget((key_t)1004, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0600);

/\* 映射共享内存到进程地址空间 \*/

ptr = (int*)shmat(shm_id, 0, 0);
    printf("Attach addr is %p \n", ptr);
    *ptr = 1004;
    printf("The Value of Parent is : %d \n", *ptr);if((pid=fork()) == -1){
    perror("fork Err");exit(0);
    }else if(!pid){
    printf("The Value of Child is : %d \n", *ptr);exit(0);
    }else{
    sleep(1);

/\* 解除映射 \*/

shmdt(ptr);

/\* 删除共享内存 \*/

shmctl(shm_id, IPC_RMID, 0);}
    return 0;}

输出结果：

![55fab9ade8b84ac6a348350d2bd0f8f5][]

希望大家有所帮助，祝愿大家学有所成。获取更多技术知识点+v156 5219 9186，欢豆在线解答哦

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【超全整理】《Linux云计算从入门到精通》系列实战笔记全放送 | Linux运维部落

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转载于:https://blog.51cto.com/mageedu/2409209

[8d535596a8de43098a5cc3bb34e6bd02]: /images/20220114/8ca8b3a030d344f7a15f93f8c9a97130.png
[55fab9ade8b84ac6a348350d2bd0f8f5]: http://p9.pstatp.com/large/pgc-image/55fab9ade8b84ac6a348350d2bd0f8f5