共享存储
2015-05-16 21:01:40 最后更新: 2015-05-16 21:01:40 访问数量：1639
共享存储
共享内存允许两个或更多个进程共享一个给定的存储区域，这是最快的一种 IPC
但是，当某个进程正在读写共享存储的某个区域时，其他进程同时不应该对该区域进行操作，信号量通常被用来实现对共享存储访问的同步，当然，记录所也可以用于这种场合，但是记录锁在时间上要比信号量多消耗约 60%
共享内存描述结构 -- shmid_ds 结构
内核为每个共享存储段设置了一个 shmid_ds 结构
struct shmid_ds
{
struct ipc_perm shm_perm; // 权限结构
size_t shm_segsz; // 存储段大小（字节数）
pid_t shm_lpid; // 最后一个操作共享内存段的进程 ID
pid_t shm_cpid; // 创建共享内存段的进程 ID
shmatt_t shm_nattch; // 连接计数
time_t shm_atime; // 最后执行 attach 操作的时间
time_t shm_dtime; // 最后执行 detach 操作的时间
time_t shm_ctime; // 最后执行 change 操作的时间
...
...
}
各系统的具体实现会包含额外的字段
共享存储的创建与获取 -- shmget
函数 shmget 用于创建一个新的共享存储段或获取一个已经存在的共享存储段
int shmget(key_t key, size_t size, int flag);
定义于 sys/shm.h 中
成功调用返回共享存储段 ID，否则返回 -1
该函数将 key 变换为信号量集标识符，并返回，与消息队列创建函数 msgget 一样：
- 如果 key 取值为 IPC_PRIVATE，则创建新的 IPC 结构
- 如果指定的 key 当前未与任何 IPC 结构结合，并且 flag 中指定了 IPC_CREAT 位，则用该 key 创建新的 IPC 结构
- 如果指定的 key 当前未与任何 IPC 结构结合，并且 flag 中未指定 IPC_CREAT 位，则函数返回出错
- 如果指定的 key 当前已经与 IPC 结构结合，并且 flag 中未指定 IPC_EXECL 位，则返回对应 IPC 结构，否则返回 EEXIST
参数 nsems 用于初始化该信号量集描述结构的 sem_nsems 字段
共享存储的设定 -- shmctl
shmctl 函数可以执行多种操作，与 ioctl、semctl、shmctl 非常类似，都被称为“垃圾桶函数”
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
定义于 sys/shm.h 中
调用成功返回 0，否则返回 -1
cmd 参数可以指定下列 5 种命令的一种
| 取值 | 意义 |
| IPC_STAT | 获取 shmid 对应的存储段描述结构 shmid_ds 并存储在参数 buf 所指向的内存中 |
| IPC_SET | 按 buf 所指向内存中的 shmid_ds 结构设置 shmid 对应的存储段描述结构（可以改变 shm_perm.uid、shm_perm.gid、shm_perm.mode），执行此命令的进程有效用户 ID 必须等于 sem_perm.cuid 或 sem_perm.uid 或者该进程具有超级用户权限 |
| IPC_RMID | 从系统中删除该共享存储段，与其他两个 XSI IPC 的相应操作不同，执行后并不会立即删除，除非该存储段的最后一个进程终止或与该段脱离连接（shm_nattch 值变为 0），执行此命令的进程有效用户 ID 必须等于 sem_perm.cuid 或 sem_perm.uid 或者该进程具有超级用户权限 |
| SHM_LOCK | 将共享存储段锁定在内存中，只有超级用户可以执行此命令 |
| SHM_UNLOCK | 解锁共享内存段，只有超级用户可以执行此命令 |
连接共享存储到地址空间 -- shmat
一旦创建了一个共享存储段，进程就可以通过调用 shmat 函数将它连接到它的地址空间中：
void *shmat(int shmid, const void *addr, int flag);
定义于 sys/shm.h 中
调用成功返回指向共享存储地址空间的指针，否则返回 -1
addr 参数说明
若 addr 为 0，则此段连接到有内核选择的第一个可用地址上（推荐使用）
若 addr 不为 0，则需要参考 flag 参数的值
flag 参数说明
flag 可以取下列宏的与
| 取值 | 意义 |
| SHM_RND | 连接到 addr 最近的一个 2 的乘方地址上（若未指定该标识，则直接连接到 addr 指向的地址） |
| SHM_RDONLY | 连接后，该段只能被以只读方式使用（若未指定该标志，则以读写方式使用） |
共享存储到地址空间的脱接 -- shmdt
shmat 相反的操作即脱离连接，就是 shmdt 函数
int shmdt(void *addr);
定义于 sys/shm.h 中
调用成功返回 0，否则返回 -1
shmdt 的实际操作是将 shm_nattch 的值减 1
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