細說linux IPC（五）：system V共享記憶體

system V共享記憶體和posix共享記憶體類似，system V共享記憶體是調用shmget函數和shamat函數。

shmget函數建立共享記憶體區，或者通路一個存在的記憶體區，類似系統調用共享記憶體的open和posix共享記憶體shm_open函數。shmget函數原型為：

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

key: 函數ftok傳回值，或者IPC_PRIVATE ,當使用IPC_PRIVATE時，最好兩個程序空間是共享的，比如父子程序，否則目前程序産生的共享記憶體辨別（傳回值），在另一個程序裡面不易得到；

ftok函數原型為：key_t ftok(const char *pathname, int proj_id); 參數pathname為檔案絕對路徑名，proj_id為一個整型辨別符，該函數将一個已存在的的路徑名和一個整型辨別符轉化成一個key_t值（傳回值），稱為IPC鍵。

size：建立新的共享記憶體大小，當建立一片新的共享記憶體時，該值為不為0的參數。如果是讀取一片共享記憶體，該值可以為0。

shmflg：讀寫權限值組合。IPC_CREAT（建立新的共享記憶體）或IPC_CREAT|IPC_EXCL（當将要建立的共享記憶體已經存在時，再試圖建立将傳回EEXIST）。其實IPC_CREAT和IPC_EXCL的組合和open函數的O_CREAT和O_EXCL組合類似。

函數傳回共享記憶體區的辨別。shmxxx函數操作共享記憶體将使用該函數傳回值。該函數類似posix共享記憶體shm_open函數功能。

當shmget建立或打開一個共享記憶體區後，需要使用函數shmat來将該片共享記憶體連接配接到目前程序空間中來，當某一程序使用完共享記憶體後，使用函數shmdt斷開和共享記憶體的連結。

#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
int shmdt(const void *shmaddr);

shmid：是函數shmget函數傳回的共享記憶體辨別符。

shmaddr：連接配接到調用程序位址空間的位址，如果該參數為NULL，系統選擇一個合适位址；如果shmaddr非空并且shmflg指定了選項SHM_RND，那麼相應的共享記憶體連結到由shmaddr參數指定的位址向下舍入一個SHMLAB常值。如果shmaddr非空并且shmflg未指定SHM_RND，共享内存位址連結到shmaddr參數指定的位址。

shmflg：可以指定SHM_RND和SHM_RDONLY(隻讀)，如果指定SHM_RDONLY選項，那麼調用程序對該片共享記憶體隻有讀權限，否則，程序對該片記憶體将有讀寫權限。

函數shmdt不會删除指定的共享記憶體，它隻是斷開和該片共享記憶體的連結而已。當一個程序終止後，該程序連結的共享記憶體将自動斷開。

shmat函數成功傳回目前程序共享記憶體位址，失敗傳回（void *）-1；shmdt成功傳回0，失敗傳回-1；

删除共享記憶體需要函數shmctl調用IPC_RMID指令來完成。

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

shmid：共享記憶體區辨別；

cmd：對共享記憶體的操作指令，指令IPC_RMID銷毀（destroy）一片共享記憶體，銷毀之後所有shmat，shmdt，shmctl對該片記憶體操作都将失效，銷毀該共享記憶體要等到該共享記憶體引用計數變為0才進行；IPC_SET指令設定shmid_ds結構成員；IPC_STAT傳回目前共享内存結構；其餘指令檢視man手冊。

buf：為指向shmid_ds資料結構；

system V 共享記憶體示例：

server process：

int sln_shm_get(char *shm_file, void **mem, int mem_len)
{
int shmid;
key_t key;
if (NULL == fopen(shm_file, "w+")) {
printf("fopen: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
key = ftok(shm_file, 0);
if (key < 0) {
printf("ftok: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
shmid = shmget(key, mem_len, IPC_CREAT);
if (shmid < 0) {
printf("shmget: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
*mem = (void *)shmat(shmid, NULL, 0);
if ((void *)-1 == *mem) {
printf("shmat: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
return shmid;
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
char *shm_file = NULL;
char *shm_buf = NULL;
int shmid;
shmid = sln_shm_get(SHM_IPC_FILENAME, (void **)&shm_buf, SHM_IPC_MAX_LEN);
if (shmid < 0) {
return -1;
}
snprintf(shm_buf, SHM_IPC_MAX_LEN, "Hello system V shaare memory IPC! this is write by server.");
sleep(15);
printf("System V server delete share memory segment!\n");
//shmdt(shm_buf);
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); //server在15秒之後destroy該片共享記憶體，此時客戶程序将擷取不到共享記憶體的内容
return 0;
}

client process：

int sln_shm_get(char *shm_file, void **mem, int mem_len)
{
int shmid;
key_t key;
key = ftok(shm_file, 0);
if (key < 0) {
printf("ftok: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
shmid = shmget(key, mem_len, IPC_CREAT);
if (shmid < 0) {
printf("shmget: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
*mem = (void *)shmat(shmid, NULL, 0);
if ((void *)-1 == *mem) {
printf("shmat: %s\n", strerror(errno));
return -1;
}
return shmid;
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
char *shm_buf = NULL;
int i;
if (sln_shm_get(SHM_IPC_FILENAME, (void **)&shm_buf, SHM_IPC_MAX_LEN) < 0) {
return -1;
}
printf("ipc client get: %s\n", shm_buf);
return 0;
}

運作時，首先執行server process，使用指令ipcs可以檢視目前系統共享記憶體：

# ipcs
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
0x0010a797 131072 root 0 4096 1
------ Semaphore Arrays --------
key semid owner perms nsems

可以看到存在一個共享記憶體區，其中key為：0x0010a797 ，共享記憶體ID為：131072

# ./client
ipc client get: Hello system V shaare memory IPC! this is write by server.
#

當server程序destroy共享記憶體之後，再重複上面步驟，

# ipcs
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
------ Semaphore Arrays --------
key semid owner perms nsems
此時共享記憶體已經不在了，但檔案依然存在。
# ./client
ipc client get:
#

此時用戶端已經不能擷取之前共享記憶體内容了。

另外，ipcrm指令可以在指令行上删除指定共享記憶體區。

通過讀取檔案/proc/sys/kernel/shmmax可以擷取系統所支援共享記憶體最大值，

# cat /proc/sys/kernel/shmmax
33554432
#

可以看到我目前系統支援最大個共享記憶體值為：32M。

通過上示例可以看到system V共享記憶體和posix共享記憶體類似，不過posix共享記憶體的大小可以随時通過ftruncate改變，而system V 的共享記憶體大小在shmget時就已經确定下來了。

同樣的，system V共享記憶體大多數時候也需要在多程序之間同步，system V 可以使用自己的信号量來實作，具體細節将在後面同步相關專欄詳細講解。

本節源碼下載下傳：

http://download.csdn.net/detail/gentleliu/8140887

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