2024-02-27-物联网系统编程(7- 共享内存)
7. 共享内存
7.1 共享内存概述
共享内存允许两个或者多个进程共享给定的区域
共享内存的特点
- 共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法；
一个进程向共享的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。 - 使用共享内存要注意的是多个进程之间对一个给定存储区访问的互斥；
若一个进程正在向共享内存区写数据，则在它做完这一步操作前，别的进程不应当去读、写这些数据。
7.2 共享内存的操作
7.2.1 获得一个共享内存标识符 - shmget
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key,size_t size, int shmflg);
功能: 创建一个共享内存
参数:
key:键值，唯一的键值确定唯一的共享内存size:创建的共享内存的大小
shmflg:共享内存的访问权限, 一般为 IPC_CREAT|0777
返回值:
成功: 共享内存的id
失败: -1
使用shell命令操作共享内存
# 查看共享内存
ipcs -m
# 删除共享内存
ipcrm -m shmid
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// 使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if ((mykey = ftok(".", 15)) == -1)
{
perror("fail to ftok");
exit(1);
}
// 通过shmget函数创建后者打开一个共享内存，返回一个共享内存标识符
int shmid;
if ((shmid = shmget(mykey, 500, IPC_CREAT | 0666)) == -1)
{
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf("shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
return 0;
}
输出结果
7.2.2 共享内存映射- attach
#include<sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr,,int shmflg)
功能: 映射共享内存;
参数:
shmid: 共享内存标识符id
shmaddr: 共享内存映射地址(若为NULL 则由系统自动指定)，推荐使用 NULL;
shmflg: 标志位
0: 共享内存具有可读可写权限。
SHM_RDONLY: 只读。
返回值:
成功: 返回共享内存段映射地址
失败: 返回 -1
注意：shmat函数使用的时候第二个和第三个参数一般设为NULL和0，即系统自动指定共享内存地址，并且共享内存可读可写。
7.2.3 解除内存映射 - detach
#include<sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr)
功能：将共享内存和当前进程分离（仅仅是断开联系并不删除共享内存）;
参数： shmaddr 映射的地址，即shmat的返回值;
返回值：
成功：0;
失败：-1
7.2.4 读写案例
shmat_write.c
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// 使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if ((mykey = ftok(".", 15)) == -1)
{
perror("fail to ftok");
exit(1);
}
// 通过shmget函数创建后者打开一个共享内存，返回一个共享内存标识符
int shmid;
if ((shmid = shmget(mykey, 500, IPC_CREAT | 0666)) == -1)
{
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf("shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
// 使用shmat函数映射共享内存的地址
char *text;
if ((text = shmat(shmid, NULL, 0)) == (void *)-1)
{
perror("fail to shmat");
exit(1);
}
strcpy(text, "hello world");
// 解除共享内存映射
if (shmdt(text) == -1)
{
perror("fail to shmdt");
exit(1);
}
system("ipcs -m");
}
输出结果
shmid = 32810
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 连接数 状态
0x00000000 13 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 16 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 18 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 19 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 20 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 32803 spider 600 524288 2 目标
0x0f0516f4 32810 spider 666 500 0
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 连接数 状态
0x00000000 13 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 16 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 18 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 19 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 20 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 32803 spider 600 524288 2 目标
0x0f0516f4 32810 spider 666 500 0
shmat_read.c
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// 使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if ((mykey = ftok(".", 15)) == -1)
{
perror("fail to ftok");
exit(1);
}
// 通过shmget函数创建后者打开一个共享内存，返回一个共享内存标识符
int shmid;
if ((shmid = shmget(mykey, 500, IPC_CREAT | 0666)) == -1)
{
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf("shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
// 使用shmat函数映射共享内存的地址
char *text;
if ((text = shmat(shmid, NULL, 0)) == (void *)-1)
{
perror("fail to shmat");
exit(1);
}
// 获取共享内存中的数据
printf("text = %s\n", text);
// 解除共享内存映射
if (shmdt(text) == -1)
{
perror("fail to shmdt");
exit(1);
}
system("ipcs -m");
}
输出结果
shmid = 32810
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 连接数 状态
0x00000000 13 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 16 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 18 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 19 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 20 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 32803 spider 600 524288 2 目标
0x0f0516f4 32810 spider 666 500 0
text = hello world
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 连接数 状态
0x00000000 13 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 16 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 18 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 19 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 20 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 32803 spider 600 524288 2 目标
0x0f0516f4 32810 spider 666 500 0
7.3 共享内存的控制
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid int cmd, struct shmid_ds *buf)
功能: 设置或者获取共享内存你的属性;
参数:
shmid: 共享内存的id;
cmd:执行操作的命令
IPC_STAT 获取共享内存的属性
IPC_SET 设置共享内存的属性
IPC_RMID 删除共享内存
shmid_ds:共享内存的属性结构体;
返回值:
成功:0
失败:-1
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// 使用ftok函数获取键值
key_t mykey;
if ((mykey = ftok(".", 15)) == -1)
{
perror("fail to ftok");
exit(1);
}
// 通过shmget函数创建后者打开一个共享内存，返回一个共享内存标识符
int shmid;
if ((shmid = shmget(mykey, 500, IPC_CREAT | 0666)) == -1)
{
perror("fail to shmget");
exit(1);
}
printf("shmid = %d\n", shmid);
system("ipcs -m");
// t通过shmctl函数删除共享内存
if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1)
{
perror("fail to shmctl");
exit(1);
}
system("ipcs -m");
return 0;
}
shmid = 32810
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 连接数 状态
0x00000000 13 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 16 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 18 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 19 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 20 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 32803 spider 600 524288 2 目标
0x0f0516f4 32810 spider 666 500 0
------------ 共享内存段 --------------
键 shmid 拥有者 权限 字节 连接数 状态
0x00000000 13 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 16 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 18 spider 600 524288 2 目标
0x00000000 19 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 20 spider 606 9126624 2 目标
0x00000000 32803 spider 600 524288 2 目标
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