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System V IPC

简介:

1、概述

   System V IPC共有三种类型:System V消息队列、System V 信号量、System V 共享内存区。 System V IPC操作函数如下:

2、key_t键和ftok函数

  三种类型的IPC使用key_t值作为他们的名字,头文件<sys/types.h>把key_t定义为一个整数,通常是一个至少32位的整数,由ftok函数赋予的。函数ftok把一个已存的路径和一个整数标识符转换成一个key_t值,称为IPC键。函数原型如下:

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);  //成功返回IPC键,出错返回-1

写个程序看看ftok是如何组合IPC键,程序如下:

复制代码
 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <unistd.h>
 4 #include <sys/types.h>
 5 #include <sys/ipc.h>
 6 #include <sys/stat.h>
 7 #include <errno.h>
 8 
 9 typedef unsigned long u_long;
10 
11 int main(int argc,char *argv[])
12 {
13     struct stat st;
14     key_t  key;
15     if(argc != 2)
16     {
17         printf("usage: ftok<pathname>");
18         exit(0);
19     }
20     //获取文件结构信息
21     if (stat(argv[1],&st) == -1)
22     {
23         perror("stat() error");
24         exit(EXIT_FAILURE);
25     }
26     printf("st_dev : %lx,st_ino: %lx ",(u_long)st.st_dev,(u_long)st.st_ino);
27     //产生IPC键
28     if((key = ftok(argv[1],0x57)) == -1)
29     {
30         perror("ftok() error");
31         exit(EXIT_FAILURE);
32     }
33     printf("key: %x\n",key);
34     exit(0);
35 }
复制代码

在Ubuntu上程序测试结果如下:

可以看出在Linux上面IPC键使用的是id低8位,st_dev的低8位以及st_ino的低16位构成的。

3、ipc_perm结构

  内核给每个IPC对象维护一个信息结构,内容跟内核给文件维护的信息类似。Unix下结构信息如下:

struct ipc_perm 
{
key_t       key;     /* Key supplied to semget(2) */
uid_t        uid;     /* Effective UID of owner */
gid_t        gid;     /* Effective GID of owner */
uid_t        cuid;    /* Effective UID of creator */
gid_t        cgid;    /* Effective GID of creator */
unsigned short   mode;   /* Permissions */
unsigned short     seq;    /* Sequence number */
};

在Linux该结构信息如下:

参考http://linux.die.net/man/5/ipc

4、创建与打开IPC通道

  对于key值,有两种选择:

(1)调用fotk函数,给它传递pathname和id。

(2)指定key为IPC_PRIVATE,保证会创建一个新的、唯一的IPC对象。

5、IPC权限

For semaphores (from sys/sem.h)
#define SEM_A 0200 /* alter permission */
#define SEM_R 0400 /* read permission */

For message queues (from sys/msg.h)
#define MSG_R 0400 /* read permission */
#define MSG_W 0200 /* write permission */

For shared memory (from sys/shm.h)
#define SHM_R 0400 /* read permission */
#define SHM_W 0200 /* write permission */

6、标识符重用

  System V IPC 标识符是系统范围的,不是特定于进程的。ipc_perm结构含有一个名为seq的变量,是内核为系统每个潜在的IPC对象维护的计数器,每当删除一个IPC对象时,内核就递增相应的槽位号,若溢出则循环到0。这样避免短时间内重用System V IPC标识符,有助于确保过早终止的服务器重新启动后不会重用标识符。写个程序测试输出有megget返回的前10个标识符值,程序如下:

复制代码
 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <unistd.h>
 4 #include <sys/types.h>
 5 #include <sys/ipc.h>
 6 #include <sys/msg.h>
 7 
 8 #define MSG_R 0400 /* read permission */
 9 #define MSG_W 0200 /* write permission */
10 
11 #define SVMSG_MODE (MSG_R | MSG_W | MSG_R >>3 | MSG_R >>6)
12 
13 int main()
14 {
15     int i,msqid;
16     for(i=0;i<10;++i)
17     {
18         msqid = msgget(IPC_PRIVATE,SVMSG_MODE|IPC_CREAT);
19         printf("msqid = %d\n",msqid);
20         msgctl(msqid,IPC_RMID,NULL);
21     }
22     exit(0);
23 }
复制代码

在Ubuntu上面测试结果如下: 

7、ipcs和ipcrm程序

  System V IPC的三种类型不是以文件系统中的路径名标识的,不能使用ls和rm程序查看和删除。而是同ipcs程序输出System V IPC特性的各种信息,ipcrm则删除一个System V 消息队列、信号量或共享内存区。

ipcs - 分析消息队列、共享内存和信号量 
ipcs [-mqs] [-abcopt] [-C core] [-N namelist] 
-m 输出有关共享内存(shared memory)的信息
-q 输出有关信息队列(message queue)的信息
-s 输出信号量(semaphore)的信息

输出本机所有System V IPC消息如下:

ipcrm - 删除ipc(清除共享内存信息)
ipcrm -m|-q|-s shm_id
-m 输出有关共享内存(shared memory)的信息
-q 输出有关信息队列(message queue)的信息
-s 输出信号量(semaphore)的信息

8、内核限制

  System V IPC的多数实现在有内在的内核限制,如消息队列的最大数目、每个信号集的最大信号量数等等。

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