- 进程间通信（interprocess communication——IPC）允许两个独立的进程进行数据交换，即相互发送数据和接收数据。进程间通信有两种基本模型：共享内存和消息传递。在共享内存模型中，建立了一个由协作进程共享的内存区域，然后，进程可以通过向共享区域读写数据来交换信息。在消息传递模型中，通信通过协作进程之间交换的消息进行。共享内存可能比消息传递更快，因为消息传递通常需要系统调用来实现，因此需要更耗时的内核干预任务。消息传递对于交换少量数据很有用，因为不需要避免冲突。在共享内存系统中，仅在建立共享内存区域时才需要系统调用。一旦建立了共享内存，所有访问都被视为例行内存访问，不需要内核的帮助。
-
通过系统调用，将多个进程地址空间的部分区域映射到同一份物理内存，从而形成共享内存。共享内存具有最大的通信速度和便利性，因为它可以在计算机中以内存传输速度完成通信。然而，共享内存在多进程访问的同步和互斥方面存在问题，需程序员自行保证数据安全。
-
进程运行结束，系统创建的IPC资源并不会释放，它的生命周期由内核决定。可以通过以下命令查看并手动释放：
[test@VM-12-4-centos SystemVIPC]$ ipcs -m ------ Shared Memory Segments -------- key shmid owner perms bytes nattch status # perms文件权限 0x66010da7 0 test 664 4096 0 [test@VM-12-4-centos SystemVIPC]$ ipcrm -m 0 [test@VM-12-4-centos SystemVIPC]$ ipcs -m ------ Shared Memory Segments -------- key shmid owner perms bytes nattch status
-
SystemV 共享内存的系统调用：
- 分配共享内存
#include#include int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg); key：必须是IPC独立私有的值。可以通过ftok()生成
#include#include key_t ftok(const char *pathname, int proj_id); 失败返回-1；成功返回System V IPC key。当pathname和proj_id相同时，生成的key是相同的。
size：系统给共享内存分配的大小实际是PAGE_SIZE（4Kb）的整数倍。
shmflg: IPC_CREAT :存在则获取，不存在则创建一块新的内存区域； IPC_EXCL：与创建选项一起使用，若已经存在则创建失败，保证创建的共享内存是第一次创建的。
返回值：成功创建返回共享内存的ID；失败则返回-1。
- 删除共享内存
#include#include int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf); cmd：IPC_RMID：删除共享内存
buf：shmid的data struct，用来描述共享内存的属性
- 将共享内存与进程的虚拟地址空间进行挂接
#include#include void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); shmid：shmget()的返回值，为共享内存的ID（类似于数组下标）
shmaddr：虚拟地址空间的地址，设置为NULL会由操作系统进行分配。
shmflg：设0由操作系统管理。
返回值：成功返回共享内存的段地址——虚拟地址。
- 将共享内存与进程解挂接
int shmdt(const void *shmaddr);shmaddr：shmat()的返回值。
下面是一段例程说明SystemV共享内存的使用：
- SharedPath.h
#pragma once #define PipeFilePath "PipeFile" #define IPC_ID 0x1666
- server.c
#include#include #include #include #include "SharedPath.h" #include #include int main() { key_t KeyVal = ftok(PipeFilePath, IPC_ID); if(KeyVal == -1) { perror("ftok failedn"); exit(-1); } //int id = shmget(KeyVal, 4096, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0664); int id = shmget(KeyVal, 4096, IPC_CREAT | 0664); //在物理内存中开辟了一段共享空间 if(id < 0) { perror("shmget failedn"); exit(-2); } char* Virtualaddr = (char*)shmat(id, NULL, 0); // ************共享内存使用**************** while(1) { printf("%sn", Virtualaddr); //读取 fflush(stdout); sleep(1); if(Virtualaddr == NULL) { break; } } //*************************************** shmdt(Virtualaddr); shmctl(id, IPC_RMID, NULL); //释放共享内存空间 return 0; }
- client.c
#include#include #include #include #include "SharedPath.h" #include #include int main() { key_t KeyVal = ftok(PipeFilePath, IPC_ID); if(KeyVal == -1) { perror("ftok failedn"); exit(-1); } int id = shmget(KeyVal, 4096, IPC_CREAT); //获取已存在的IPC ID。 if(id < 0) { perror("shmget failedn"); exit(-2); } char* Virtualaddr = (char*)shmat(id, NULL, 0); // ************共享内存使用**************** int i = 0; while(1) { for(i = 0; i < 10; i++) { Virtualaddr[i] = 'a'; sleep(5); } Virtualaddr[i] = 'n'; Virtualaddr[i + 1] = ' '; } //*************************************** shmdt(Virtualaddr); return 0; }
- Makefile
.PHONY:all all:client server client:client.c gcc -o $@ $^ server:server.c gcc -o $@ $^ .PHONY:clean clean: rm -f client server
