【Linux】system V 共享内存(上)

简介: 【Linux】system V 共享内存

system V

system V 是一套标准,独立于文件系统之外的,专门为了通信设计出来的模块

让两个毫不相关的进程看到同一份资源

1. 共享内存原理

第一阶段原理

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进程A和进程B都通过自己的页表映射到物理内存中的特定区域,进而找到该进程匹配的代码和数据

为了让进程A和进程B通信,前提是两者要看到同一份资源

假设在物理内存上开辟一块空间

进程A和进程B在自己的地址空间中都有自己的共享区

想办法把物理内存中新开辟空间 通过页表 映射到 进程A和进程B的共享区中

把地址空间的起始地址返回给用户

进程A和进程B就可以通过起始的虚拟地址,对应页表访问到内存

就完成了让进程A和进程B看到同一份资源,这份资源就被称为共享内存


第二阶段原理


5502b17ebf7f465882ed4f7bbb1c0c5d.png

系统中可以用ssh进行通信 ,是不是只能有一对进程使用共享内存呢?

可以,其他进程也可以通信

所以在任何时刻,可能有多个共享内存在被使用

系统中一定会存在很多共享内存同时存在

操作系统要不要整体管理所有的共享内存呢?要

操作性系统如何管理多个共享内存呢?

先描述,在组织

并不是在内存中开辟空间即可,系统为了管理共享内存,构建对应的描述共享内存的结构体对象

共享内存=共享内存的内核数据结构(伪代码:struct shm)+真正开辟的内存空间


2. 直接写代码–编写代码进行原理介绍


打开vscode,创建文件client.cc和server.cc(后缀为cc说明是c++)的文件

创建公共路径 comm.hpp

shmget函数

创建共享路径接口 ,输入 man shmget 查看


d22bc459d6d744fa8bf95e5a8ff4fead.png

申请一个 系统V的共享内存块

如果创建成功,则会返回共享内存标识符,失败返回-1

size代表申请内存块的大小

shmflg代表 选项

有两个最常用的选项,IPC_CREAT IPC_EXCL

转到定义就可以发现其实这两个都是宏

158e33b4777a48c8a9f3d512ab338b8e.png

若单独使用 IPC_CREAT :创建一个共享内存,如果共享内存不存在,就创建之,如果已经存在,就获取已经存在的共享内存并返回

IPC_EXCL不能单独使用 ,一般都要配合 IPC_CREAT

若要将两个选项同时传进去 IPC_CREAT | IPC_EXCL

两个选项同时用: 创建一个共享内存,如果共享内存不存在,就创建之,如果已经存在,则立马出错返回

如果创建成功,对应的共享内存一定是最新的


获取共享内存时,需要有一个key值


ftok函数

输入 man ftok

0d325f7de31443818c9699252ce210d8.png

根据路径和项目id进行算法结合,形成一个冲突概率低的key值

失败就返回-1,成功返回key值

key值用法

假设进程A创建了一个共享内存,但是进程B怎么知道那个共享内存是创建的吗?

就需要借助上述提到的 ftok 函数

49abb96e28f24d0e9b95ed095c5f4f87.png


c3a1ccf6913149fcac0bbad49fd67325.png

刚开始约定好 A和B用同样的路径字符串和项目id

借助A形成一个key值,将key值放入A创建的共享内存描述结构体中

此时B也形成一个相同的key值,通过寻找key值来找到A所创建的共享内存


pathname 代表 用户自己设定的路径字符串

proj_id 代表 项目id

key值意义为

让创建共享内存的进程可以给新共享内存设置key值

让获取共享内存的进程 通过key值 去找特定匹配的共享内存


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