嵌入式Linux并发程序设计，进程间通信方式，System V IPC对象，ftok()，共享内存使用步骤，创建shmget()，映射shmat()，撤销映射shmdt()，控制shmctl()，注意

文章目录

1，System V IPC
2，使用IPC对象的大致流程
3，生成KEY值ftok()

ftok示例

4，共享内存

4.1，共享内存使用步骤
4.2，共享内存创建 shmget()

4.2.1，共享内存创建shmget()示例

4.3，共享内存映射 shmat()
4.4，共享内存读写---示例
4.5，共享内存撤销映射 shmdt()
4.6，共享内存控制 shmctl()
4.7，共享内存 - 注意事项

1，System V IPC

IPC 对象包含：共享内存、消息队列和信号灯集
每个IPC对象有唯一的ID（IPC对象创建的时候由系统分配的一个数字，只有创建IPC对象的进程可以获得ID，别的进程不知道这个ID号）
IPC对象创建后一直存在，直到被显式地删除
每个IPC对象有一个关联的KEY（可以看成IPC对象的一个属性，通过KEY值，可以使不同的进程能够打开同一个IPC对象。创建IPC对象的进程把KEY值和IPC对象关联）
ipcs / ipcrm
·ipcs查看System V的IPC对象（显示当前系统中所有的IPC对象）
·iprm删除System V的IPC对象

linux@linux:~$ ipcs

------ Shared Memory Segments --------
key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status      
0x00000000 1769472    linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 327681     linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 425986     linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 819203     linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 1376260    linux      600        33554432   2          dest         
0x00000000 917509     linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 950278     linux      600        16777216   2                       
0x00000000 1277959    linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 1146888    linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 1900553    linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 1998858    linux      600        524288     2          dest         
0x00000000 1802251    linux      600        2097152    2          dest         

------ Semaphore Arrays --------
key        semid      owner      perms      nsems     

------ Message Queues --------
key        msqid      owner      perms      used-bytes   messages

KEY值为0，表示私有的IPC对象

ipcrm [ -M key | -m id | -Q key | -q id | -S key | -s id ] ...

M/m 对应共享内存
Q/q 对应消息队列
S/s 对应信号灯集

2，使用IPC对象的大致流程

在这里插入图片描述

进程创建IPC对象之前先指定一个KEY，KEY的值可以为0（宏IPC_PRIVATE的值为0），为0表示这是一个私有对象，不为0表示这个对象会被多个进程访问
KEY值还可以通过函数ftok()创建（避免指定的KEY值会与系统中已有的KEY值冲突）
根据KEY值去创建IPC对象

3，生成KEY值ftok()

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *path, int proj_id);

成功时返回合法的key值，失败时返回EOF
path 存在且可访问的文件的路径（ftok()生成的KEY值实际上path所指的文件的i节点的编号）
proj_id 用于生成key的数字，不能为0（i节点的编号和proj_id的低8为进行移位，拼成一个新的数字）

ftok示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>  
#include <sys/ipc.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) 
{
   key_t key;

   if ((key = ftok(“.”, ‘a’)) == -1) 
   {
      perror(“key”);
      exit(-1);
   }   
   ……

每个进程必须生成相同的KEY，才能通过相同的KEY，找到相同的IPC对象（每个进程都需要调用ftok()函数，且参数必须一致，参数一致才能生成相同的KEY）

4，共享内存

共享内存是一种最为高效的进程间通信方式，进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝
共享内存在内核空间创建，可被进程映射到用户空间访问，使用灵活
由于多个进程可同时访问共享内存，因此需要同步和互斥机制配合使用

4.1，共享内存使用步骤

创建/打开共享内存
映射共享内存，即把指定的共享内存映射到进程的地址空间用于访问
读写共享内存
撤销共享内存映射
删除共享内存对象

4.2，共享内存创建 shmget()

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

成功时返回共享内存的id，失败时返回EOF
key 和共享内存关联的key，IPC_PRIVATE 或 ftok生成
size指定共享内存的大小，以字节为单位
shmflg 共享内存标志位 IPC_CREAT|0666（是否新建，以及对共享内存的读写权限）

4.2.1，共享内存创建shmget()示例

示例一：创建一个私有的共享内存，大小为512字节，权限为0666

  int shmid;
  if ((shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 512, 0666)) < 0) 
  {
     perror(“shmget”);
     exit(-1);
  }

私有的共享内存一定是新建的，所以不需要加 IPC_CREAT标志

示例二：创建/打开一个和key关联的共享内存，大小为1024字节，权限为0666

key_t key;
int shmid;

if ((key = ftok(“.”, ‘m’)) == -1) 
{
	perror(“ftok”);
	exit(-1);
}
if ((shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT|0666)) < 0) 
{
	perror(“shmget”);
	exit(-1);
}

指定了IPC_CREAT标志，执行shmget()函数的时候，系统会检查，如果和key关联的共享内存对象不存在则创建一个，并把key值和对象关联；如果已经存在，直接返回对象ID，并打开

4.3，共享内存映射 shmat()

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

成功时返回映射后的地址，失败时返回(void *)-1
shmid 要映射的共享内存id
shmaddr 映射后的地址， NULL表示由系统自动映射
shmflg 标志位 0表示可读写；SHM_RDONLY表示只读

4.4，共享内存读写—示例

例如：在共享内存中存放键盘输入的字符串

char *addr;
int  shmid;
……
if ((addr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *)-1) 
{
	perror(“shmat”);
	exit(-1);
}
fgets(addr, N, stdin);
……

通过指针访问共享内存，指针类型取决于共享内存中存放的数据类型

4.5，共享内存撤销映射 shmdt()

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmdt(void *shmaddr);

成功时返回0，失败时返回EOF
不使用共享内存时应撤销映射
进程结束时自动撤销
shmaddr 映射后的地址

4.6，共享内存控制 shmctl()

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

成功时返回0，失败时返回EOF
shmid 要操作的共享内存的id
cmd 要执行的操作 IPC_STAT（获取当前共享内存的shmid_ds结构并保存在buf中） IPC_SET（使用buf中的值设置当前共享内存的shmid_ds结构） IPC_RMID（删除当前共享内存，第三个参数传NULL）
buf 保存或设置共享内存属性的地址
shmid_ds结构，共享内存的属性，包括：大小、跟它关联的key值、权限、创建者用户ID等

4.7，共享内存 - 注意事项

每块共享内存大小有限制
·ipcs -l（查看当前系统中关于三类IPC对象的设置）
·cat /proc/sys/kernel/shmmax（查看当前系统中关于共享内存最大大小的设定）
修改共享内存大小
·sysctl -w kernel.shmmax=134217728
·echo 134217728 >/proc/sys/kernel/shmmax
共享内存删除的时间点（最后一个进程负责删除共享内存）
·shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) 添加删除标记
·nattach 变成0时真正删除（nattach记录了有几个进程映射了共享内存，调用shmat()时nattach加一，调用shmdt()nattach减一）

linux@linux:~$ ipcs -l

------ Shared Memory Limits --------
max number of segments = 4096
max seg size (kbytes) = 32768
max total shared memory (kbytes) = 8388608
min seg size (bytes) = 1

------ Semaphore Limits --------
max number of arrays = 128
max semaphores per array = 250
max semaphores system wide = 32000
max ops per semop call = 32
semaphore max value = 32767

------ Messages Limits --------
max queues system wide = 1737
max size of message (bytes) = 8192
default max size of queue (bytes) = 16384

linux@linux:~$ cat /proc/sys/kernel/shmmax 
33554432