共享内存1.原理要让不同的进程看到同一份资源,就是要让不同的进程,把同一个内存块映射到自己的虚拟地址空间,每个进程得到自己的虚拟地址空间内存块的起始地址2.理解a.映射到虚拟地址空间的哪一块??就是共享区b.共享内存简化版的动态库c.共享内存在操作系统内肯定有很多,那么它也需要对其进行组织,在管理,共享内存结构体共享内存内存块共享内存d.使用步骤创建-关联挂接-使用-去关联-释放内存是什么,为什么采用多个进程,使用虚拟地址空间映射的方法让不同的进程看到同一个内存块.代码两个无关进程需要通信,那么那块共享内存应该是唯一的,并且通信双方都是知道这个文件的,但是要通信双方都知道这个文件,那么为什么还要在进程通信??此处就产生了悖论,一个进程要获取管道文件,但是要获取管道文件就要建立通信,既然都建立好了通信,那为什么还要在进行获取管道文件的操作呢????此处想要破局,关键在于用户给另外一个进程提共享内存块的唯一标识符系统调用参数说明key_t key共享内存的键值用于多个进程找到同一块共享内存。IPC_PRIVATE创建私有共享内存仅父子进程可用。也可以用ftok()生成 key。size_t size共享内存字节大小创建的时候必须指定获取已存在共享内存时填 0。内核会自动向上对齐到内存页大小一般 4KB。int shmflg标志位权限 创建控制。IPC_CREAT不存在则创建存在直接打开。IPC_CREAT | IPC_EXCL不存在才创建已存在返回错误。后面按位或权限例如0664。返回值成功返回共享内存标识符 shmid非负整数后续shmat、shmctl都用这个 id。失败返回-1errno记录错误码。类定义大纲创建共享内存块这个key值我们用下面ftok来进行创建ftok()是 System‑V IPC 工具函数根据一个文件路径 项目 ID生成唯一的key_t键值用于共享内存、消息队列、信号量。多个进程使用同样参数调用ftok就能拿到同一个 key用来定位同一个 IPC 对象。参数说明const char *pathname必须是真实存在、可访问的文件路径。ftok 会读取该文件的 inode 编号参与 key 的计算。⚠️注意如果文件被删除重建inode 号会改变生成的 key 就变了。int proj_id项目 ID只使用低 8 位范围 0‑255一般填一个非 0 字符例如a、1。同一个文件不同 proj_id 可以产生多个不同 key。返回值成功返回key_t类型 IPC 键值。失败返回‑1errno保存错误。管道使用的时候是一方创建另外一方进行获取,当然内存块也是一样的server创建client获取而这个操作使得两个进程获得的共享内存唯一标识符是一致的,等价于命名管道里面的文件名路径接下来我们来看一下这个shmget这个函数的返回值我们发现第一次运行的时候,返回值是1,运行一次就是-1我们在打印一下错误信息他说是文件以存在查看系统中已经存在的共享内存资源ipcs -m1.共享内存(包括ipc),他的生命周期随内核,用户不主动删除是不会消失的那么我们应该如何删掉这个文件呢??我们应该后面是要跟key还是shmid???正确答案是后面跟着shmid所以我们回头想为什么创建了,为什么不让我们创建了底层原因是因为key冲突了key vs shmid而为什么删除共享内存的时候用的是shmid-删除这个操作也是用户在做,就要用shmid删除共享内存块删除共享内存是控制的一种shmctl还可以获取或者设置属性参数详解shmidint 类型共享内存段标识符shmget()的返回值用来指定要操作哪一块共享内存。op表格宏功能buf 参数要求IPC_RMID标记共享内存删除传NULLIPC_STAT获取共享内存内核信息传入struct shmid_ds*有效指针IPC_SET修改共享内存权限、所有者传入struct shmid_ds*有效指针bufstruct shmid_ds *op IPC_RMID必须传 NULL结构体不使用。op IPC_STAT / IPC_SET传入结构体指针内核读写这块结构体。struct shmid_ds存放共享内存内核元数据大小、挂载计数、权限、时间等。返回值成功返回0失败返回-1并且设置全局errno调用shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)不是立刻销毁内核给共享内存打上待删除标记。还挂接shmat着该共享内存的进程依然可以正常使用。直到所有进程全部 detach (shmdt)引用计数变成 0内核才真正释放这块内存。标记 IPC_RMID 之后不允许新进程 shmat 挂接这块共享内存。使用共享内存块1.要先对内存块进行挂接到进程的虚拟地址空间参数说明shmidshmget()返回的共享内存标识符指定要挂载哪一块共享内存段。shmaddrconst void*传NULL让内核自动选择合适的虚拟地址工程中绝大多数情况都用 NULL推荐。不为 NULL由用户自己指定挂载到进程的哪个虚拟地址一般极少使用需要页对齐。shmflg挂载标志位表格标志含义0默认可读可写SHM_RDONLY只读挂载不能写共享内存返回值成功返回void*共享内存挂载到本进程的虚拟起始地址后续直接通过该指针读写内存。失败返回(void *)-1设置全局errno。但是我们发现挂载失败字段含义本图数值解读key共享内存键值shmget()用 key 来创建 / 获取共享内存用户层标识符0x66023754程序 ftok 生成的 keyshmid内核给共享内存分配 ID系统调用shmat/shmctl要用这个 id8代码中要填这个数字操作该段owner创建该共享内存的 Linux 用户名pineapple当前用户perms权限八进制类似文件权限0 代表权限 0000任何人都不能读写0⚠️严重问题权限 0进程无法 shmat 挂载访问这块共享内存bytes共享内存字节大小4096一页内存大小nattchnumber attach当前挂载进程计数shm_nattch有多少个进程 shmat 挂载了该段0没有任何进程挂载使用该共享内存status标记 IPC_RMID 删除标记如果这里显示dest代表已经打上删除标记等 nattch 变为 0 内核就销毁本图为空还没打删除标记实际上是因为没有权限是要求是4kb的整数倍要是我不想进行挂载参数shmaddrshmat()调用成功返回的共享内存虚拟起始地址。返回值成功返回0失败返回-1设置 errno2.通信之前的创建和接受大部份代码都是一样的,我们可以把这个部分进行封装一下然后让client也可以看到整个共享内存块到此为止我们都没有进行通信,之前都在让另外一个进程也可以看到整个共享内存块共享内存特点:1.访问共享内存,不需要系统调用,因为shm已经映射到进程的用户共享区2.写端数据拷贝到shm,其他端立马能看到,所以共享内存没事所有进程通信最快的,没有过多的拷贝过程缺点:3.没有资源的保护机制,没有同步和互斥(所以要用信号)