首页 » 编程笔记 » 架构设计 » 正文

共享内存详解

共享内存是被多个进程共享的一部分物理内存。共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法,一个进程向共享内存区域写入了数据,共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。原理图如下:

共享内存的实现分为两个步骤:

一、 创建共享内存,使用shmget函数。

二、 映射共享内存,将这段创建的共享内存映射到具体的进程空间去,使用shmat函数。

创建共享内存

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

key标识共享内存的键值:0/IPC_PRIVATE。当key的取值为IPC_PRIVATE,则函数shmget将创建一块新的共享内存;如果key的取值为0,而参数中又设置了IPC_PRIVATE这个标志,则同样会创建一块新的共享内存。

返回值:如果成功,返回共享内存表示符,如果失败,返回-1。

映射共享内存

int shmat(int shmid,char *shmaddr,int flag)

参数:

shmid:shmget函数返回的共享存储标识符

flag:决定以什么样的方式来确定映射的地址(通常为0)

返回值:

如果成功,则返回共享内存映射到进程中的地址;如果失败,则返回-1。

共享内存解除映射

当一个进程不再需要共享内存时,需要把它从进程地址空间中多里。

int shmdt(char *shmaddr)

贡献内存实例如下:

实验要求:创建两个进程,在A进程中创建一个共享内存,并向其写入数据,通过B进程从共享内存中读取数据。

chm_com.h函数

  1. #define TEXT_SZ 2048  
  2.   
  3. struct shared_use_st  
  4. {  
  5.     int written_by_you;  
  6.     char some_text[TEXT_SZ];  
  7. };  

读取进程:

  1. /********************************************************** 
  2. *实验要求:   创建两个进程,通过共享内存进行通讯。 
  3. *功能描述:   本程序申请和分配共享内存,然后轮训并读取共享中的数据,直至 
  4. *           读到“end”。 
  5. *日    期:   2010-9-17 
  6. *作    者:   国嵌 
  7. **********************************************************/  
  8. #include <unistd.h>  
  9. #include <stdlib.h>  
  10. #include <stdio.h>  
  11. #include <string.h>  
  12. #include <sys/types.h>  
  13. #include <sys/ipc.h>  
  14. #include <sys/shm.h>  
  15. #include “shm_com.h”  
  16.   
  17. /* 
  18.  * 程序入口 
  19.  * */  
  20. int main(void)  
  21. {  
  22.     int running=1;  
  23.     void *shared_memory=(void *)0;  
  24.     struct shared_use_st *shared_stuff;  
  25.     int shmid;  
  26.     /*创建共享内存*/  
  27.     shmid=shmget((key_t)1234,sizeof(struct shared_use_st),0666|IPC_CREAT);  
  28.     if(shmid==-1)  
  29.     {  
  30.         fprintf(stderr,“shmget failed\n”);  
  31.         exit(EXIT_FAILURE);  
  32.     }  
  33.   
  34.     /*映射共享内存*/  
  35.     shared_memory=shmat(shmid,(void *)0,0);  
  36.     if(shared_memory==(void *)-1)  
  37.     {  
  38.         fprintf(stderr,“shmat failed\n”);  
  39.         exit(EXIT_FAILURE);  
  40.     }  
  41.     printf(“Memory attached at %X\n”,(int)shared_memory);  
  42.   
  43.     /*让结构体指针指向这块共享内存*/  
  44.     shared_stuff=(struct shared_use_st *)shared_memory;  
  45.   
  46.     /*控制读写顺序*/  
  47.     shared_stuff->written_by_you=0;  
  48.     /*循环的从共享内存中读数据,直到读到“end”为止*/  
  49.     while(running)  
  50.     {  
  51.        if(shared_stuff->written_by_you)  
  52.        {  
  53.            printf(“You wrote:%s”,shared_stuff->some_text);  
  54.            sleep(1);  //读进程睡一秒,同时会导致写进程睡一秒,这样做到读了之后再写  
  55.            shared_stuff->written_by_you=0;  
  56.            if(strncmp(shared_stuff->some_text,“end”,3)==0)  
  57.            {  
  58.                running=0; //结束循环  
  59.            }  
  60.        }  
  61.     }  
  62.     /*删除共享内存*/  
  63.     if(shmdt(shared_memory)==-1)  
  64.     {  
  65.         fprintf(stderr,“shmdt failed\n”);  
  66.         exit(EXIT_FAILURE);  
  67.     }  
  68.        exit(EXIT_SUCCESS);  
  69. }  

写入进程:

  1. /********************************************************** 
  2. *实验要求:   创建两个进程,通过共享内存进行通讯。 
  3. *功能描述:   本程序申请了上一段程序相同的共享内存块,然后循环向共享中 
  4. *           写数据,直至写入“end”。 
  5. *日    期:   2010-9-17 
  6. *作    者:   国嵌 
  7. **********************************************************/  
  8. #include <unistd.h>  
  9. #include <stdlib.h>  
  10. #include <stdio.h>  
  11. #include <string.h>  
  12. #include <sys/types.h>  
  13. #include <sys/ipc.h>  
  14. #include <sys/shm.h>  
  15. #include “shm_com.h”  
  16.   
  17. /* 
  18.  * 程序入口 
  19.  * */  
  20. int main(void)  
  21. {  
  22.     int running=1;  
  23.     void *shared_memory=(void *)0;  
  24.     struct shared_use_st *shared_stuff;  
  25.     char buffer[BUFSIZ];  
  26.     int shmid;  
  27.     /*创建共享内存*/  
  28.     shmid=shmget((key_t)1234,sizeof(struct shared_use_st),0666|IPC_CREAT);  
  29.     if(shmid==-1)  
  30.     {  
  31.         fprintf(stderr,“shmget failed\n”);  
  32.         exit(EXIT_FAILURE);  
  33.     }  
  34.   
  35.     /*映射共享内存*/  
  36.     shared_memory=shmat(shmid,(void *)0,0);  
  37.     if(shared_memory==(void *)-1)  
  38.     {  
  39.         fprintf(stderr,“shmat failed\n”);  
  40.         exit(EXIT_FAILURE);  
  41.     }  
  42.     printf(“Memory attached at %X\n”,(int)shared_memory);  
  43.   
  44.     /*让结构体指针指向这块共享内存*/  
  45.     shared_stuff=(struct shared_use_st *)shared_memory;  
  46.     /*循环的向共享内存中写数据,直到写入的为“end”为止*/  
  47.     while(running)  
  48.     {  
  49.         while(shared_stuff->written_by_you==1)  
  50.         {  
  51.             sleep(1);//等到读进程读完之后再写  
  52.             printf(“waiting for client…\n”);  
  53.         }  
  54.         printf(“Ener some text:”);  
  55.         fgets(buffer,BUFSIZ,stdin);  
  56.         strncpy(shared_stuff->some_text,buffer,TEXT_SZ);  
  57.         shared_stuff->written_by_you=1;  
  58.         if(strncmp(buffer,“end”,3)==0)  
  59.         {  
  60.             running=0;  //结束循环  
  61.         }  
  62.     }  
  63.     /*删除共享内存*/  
  64.     if(shmdt(shared_memory)==-1)  
  65.     {  
  66.         fprintf(stderr,“shmdt failed\n”);  
  67.         exit(EXIT_FAILURE);  
  68.     }  
  69.     exit(EXIT_SUCCESS);  
  70. }  

3 . 在一个终端中运行shm1,在另一个终端中运行shm2.当shm1运行起来之后,由于共享内存中没有数据可读,会处于等待状态

[root@localhost 2-4-4]# ./shm1

Memory attached at B7F9A000

/***阻塞***/

再向shm2运行的终端输入字符串

[root@localhost 2-4-4]# ./shm2

Memory attached at B7FD8000

Enter some text:Impossible is nothing

waiting for client。。。

waiting for client。。。

Enter some text:Anything is possible

waiting for client。。。

Ener some text:end

[root@localhost 2-4-4]#

shm1能够逐个从共享内存中巴他们读出来,知道双方晕倒字符串”end”后,两个程序都退出。

[root@localhost 2-4-4]# ./shm1

Memory attached at B7F9A000

You write:Impossible is nothing

You write:Anything is possible

You write:end

[root@localhost 2-4-4]#

以上运行过程中,红色表示在终端1中运行的结果,蓝色表示在终端2里面运行的结果。