4. 使用mmap实现父子进程通信
父子等有血缘关系的进程之间也可以通过mmap()函数建立的映射区来完成通信，但相应的要在创建映射区的时候指定对应的标志位参数flags：MAP_PRIVATE(私有映射)表示父子进程各自独占映射区；MAP_SHARED(共享映射)表示父子进程共享映射区。
使用mmap来实现父子进程间通信的原理是，fork子进程是对读进程的复制，所以子进程也会复制父进程mmap得到的映射区地址等信息。所以使用mmap实现父子进程间通信，应该先使用父进程mmap映射文件，然后再fork创建子进程。
/************************************************************ >File Name : mmap_ipc.c >Author : Mindtechnist >Company : Mindtechnist >Create Time: 2022年05月22日 星期日 18时32分24秒 ************************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/wait.h> int main(int argc, char* argv[]) { int fd = open("mem.txt", O_RDWR); int* mem = mmap(NULL, 4, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); if(mem == MAP_FAILED) { perror("mmao err"); return -1; } close(fd); pid_t pid = fork(); if(pid == 0) { *mem = 666; /*写入整形数字，所以mmap()返回int*类型*/ printf("child mem: %d\n", *mem); sleep(3); /*等待父进程修改*/ printf("child mem: %d\n", *mem); } if(pid > 0) { sleep(1); /*给子进程时间去修改映射区*/ printf("parent mem: %d\n", *mem); *mem = 777; printf("parent mem: %d\n", *mem); wait(NULL); /*回收子进程*/ } munmap(mem, 4); return 0; }
如果我们将MAP_SHARED改成MAP_PRIVATE，那么父进程改的是父进程的，子进程改的是子进程的，它们都是改的自己的映射区。所以，要想通信，必须用MAP_SHARED。
5. 匿名映射
通过上面的分析我们可以体会到，使用映射区来完成文件读写操作十分方便，父子进程间通信也较容易且速度更快。但不足之处在于，每次创建映射区一定要依赖一个文件才能实现。每次为了创建映射区都要open一个临时文件，创建好了再通过unlink或close删除关闭掉，比较麻烦。 通过使用匿名映射可以解决这个问题，其实Linux系统给我们提供了创建匿名映射区的方法，无需依赖一个文件即可创建映射区，匿名映射的实现需要借助标志位参数flags来指定，使用MAP_ANONYMOUS (MAP_ANON)。
使用MAP_ANONYMOUS (MAP_ANON)
/************************************************************ >File Name : mmap_ipc2.c >Author : Mindtechnist >Company : Mindtechnist >Create Time: 2022年05月22日 星期日 18时32分24秒 ************************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/wait.h> int main(int argc, char* argv[]) { int* mem = mmap(NULL, 4, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANON, -1, 0); if(mem == MAP_FAILED) { perror("mmap err"); return -1; } pid_t pid = fork(); if(pid == 0) { *mem = 666; printf("child: %d\n", *mem); sleep(3); printf("child: %d\n", *mem); } if(pid > 0) { sleep(1); printf("parent: %d\n", *mem); *mem = 777; printf("parent: %d\n", *mem); wait(NULL); } munmap(mem, 4); return 0; }
需注意的是，MAP_ANONYMOUS和MAP_ANON这两个宏是Linux操作系统特有的宏，在类Unix系统中如果没有该宏定义，可使用如下两步来完成匿名映射区的建立。
- fd = open("/dev/zero", O_RDWR);
- p = mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MMAP_SHARED, fd, 0);
/dev/zero 文件号称聚宝盆，可以随意进行映射，没有大小限制；还有一个文件叫做 /dev/null 号称无底洞，任何数据都可以放入，无大小限制，但是放入的数据都消失了，不会占用磁盘空间，一般会把没用的错误信息重定向到该文件中。
6. 无血缘关系进程间通信
6.1 无血缘关系进程通信的原理
我们知道，父子进程间通信的原理是fork子进程的时候，子进程会复制得到父进程mmap映射得到的映射区首地址，所以父子进程都可以通过这个地址对映射区操作，从而实现通信。那么没有血缘关系的进程之间是如何实现通信的呢？虽然无血缘关系的两个进程都是在自己进程内mmap得到的映射区，是两个不同的内存块（父子进程通过fork复制得到映射区地址），但是这两个内存是通过通过同一个文件映射得到的。只要选择了MAP_SHARED参数，两个进程对自己的内存映射区的操作都会反映到同一个文件中，所以这个文件充当了桥梁的作用，两个进程也就实现了数据交换。
6.2 无血缘关系进程通信实例
一个进程写映射区
/************************************************************ >File Name : w_mmap.c >Author : Mindtechnist >Company : Mindtechnist >Create Time: 2022年05月22日 星期日 20时42分52秒 ************************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/wait.h> typedef struct _str { int num; char string[20]; }Str; int main(int argc, char* argv[]) { if(argc < 2) { printf("not found mapfile\n"); return -1; } int fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644); /*OTRUNC文件清0*/ int st_len = sizeof(Str); ftruncate(fd, st_len); /*扩展文件和结构体一样大*/ Str* str = mmap(NULL, st_len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); /*往映射区写入的内容是结构体，mmap()的返回值是一个缓冲区地址，所以要根据写入内容的类型来决定*/ if(str == MAP_FAILED) { perror("mmap err"); return -1; } int count = 1; while(1) { str->num = count; sprintf(str->string, "string-%04d", count++); sleep(1); /*每隔一秒修改一次映射区内容*/ } munmap(str, st_len); close(fd); return 0; }
一个进程读映射区
/************************************************************ >File Name : r_mmap.c >Author : Mindtechnist >Company : Mindtechnist >Create Time: 2022年05月22日 星期日 20时42分47秒 ************************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/wait.h> typedef struct _str { int num; char string[20]; }Str; int main(int argc, char* argv[]) { if(argc < 2) { printf("not found mapfile\n"); return -1; } int fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, 0644); /*O_TRUNC这里不能再阶段了，否则core dump*/ int st_len = sizeof(Str); Str* str = mmap(NULL, st_len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); if(str == MAP_FAILED) { perror("mmap err"); return -1; } while(1) { printf("num = %02d, string = %s\n", str->num, str->string); sleep(1); } munmap(str, st_len); close(fd); return 0; }
同样先执行写进程，再执行读进程
同样可以多个进程去读，但是和FIFO不同的是，使用FIFO实现进程通信的时候，当多个进程去读的时候，被读进程1读走的数据就不会再被进程2读取了，因为FIFO是磁盘上的缓冲区。而mmap就可以被多个进程一块读，读到的数据都一样，因为mmap映射区是内存上的，不论哪个进程都可以读取数据。
