Linux多进程间通信共享内存实现
Linux多进程间通信——共享内存实现
Linux多进程间通信——共享内存实现
又到了每周分享时刻，这周我要分享的是关于Linux中进程间通信问题，这对于底层程序的实现至关重要，进程间通信方式主要包括管程、共享内存、消息传递、套接字这几种方式，这个专题我主要介绍两种进程间通信方式，共享内存和套接字通信。为什么介绍这两种呢，因为共享内存是实现进程间通信最有效的方式，效率高，创建一块虚拟共享内存之后，所有的进程只要映射到这块内存之后就可以完成通信，但是需要做好进程间的同步与互斥。而socket套接字通信又是实现不同主机进程通信的方式，掌握了这两种通信方式，你就能够实现上位机和开发板之间的通信传输，以及实现开发板中不同进程之间的协作完成一个功能。
下面正式开始我们这个专题的讲解，首先介绍使用共享内存来实现进程间通信的实现。
1、共享内存的实现原理
共享内存顾名思义就是有一块内存是各进程可以共享的，在操作系统也被称为临界区，对临界区的访问需要进行进程间的互斥操作，不然得到的结果就不是所期望的结果。
那共享内存由进程中的哪一个进程创建呢，进程中的哪一个进程都可以创建共享内存，其他进程只需要将共享内存映射到自己的地址空间中就可以访问。
如果我创建了两个共享内存，两个进程间怎么来区分我访问的是同一个共享内存呢，这就需要给共享内存创建一个自己的身份ID，需要访问该共享内存的进程在映射时也带上这个ID，就可以区分访问的共享内存是哪一个了。
下面我们就可以给出创建共享内存的步骤了：
一、创建一个共享内存的键值，也就是给共享内存一个身份证
key_t shmkey = ftok(".", 0);//这里的"."就是身份证二、用共享内存的键值创建共享内存
shmid = shmget(shmkey, 1024, 0666|IPC_CREAT);这里的1024表示创建的共享内存的大小，IPC_CREAT表示的时创建共享内存。shmid表示共享内存的标识符。
三、将共享内存标识符映射到本进程的地址空间中
addr = shmdt(shmid, 0, 0);映射成功之后，我们就可以对addr访问，就相当于访问了共享内存中的数据。
四、删除进程中的共享内存
shmdt(addr);五、销毁创建的共享内存
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);上面五步就是创建共享内存的步骤，其中第五步在互相通信的任一进程中操作即可。
掌握了共享内存的实现原理，下面我们就可以用共享内存来实现进程间的通信了。
2、进程间通信案例
这里我们完成一个写进程和读进程，shmmutexWrite.c向共享内存中写入数据，shmumutexRead.c从共享内存中读取数据。
我先给出shmmutexWrite.c的源代码：
//向共享内存写入数据
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#define BUFFER_SIZE 10
#define sem_name "mysem"
int main(){
struct People{
char name[10];
int age;
};
int shmid;//定义一个共享内存标识符
sem_t *sem;//定义一个信号量
int age = 10, i = 1;
char buff[BUFFER_SIZE];
key_t shmkey;//定义一个共享内存的键值
shmkey = ftok("shmmutexRead.c", 0);
//创建共享内存和信号量的IPC
sem = sem_open(sem_name, O_CREAT, 0644, 1);
if(sem == SEM_FAILED){
printf("ubable to creat semaphore!\n");
sem_unlink(sem_name);
exit(-1);
}
shmid = shmget(shmkey, 1024, 0666|IPC_CREAT);
if(shmid == -1){
printf("shmget failed!\n");
}
struct People *addr;
//将共享内存映射到当前进程中
addr = (struct People*)shmat(shmid, 0, 0);
if(addr == (struct People*)-1){
printf("shmat failed\n");
}
//向共享内存写入数据
addr->age = 0;
printf("写进程映射的共享内存地址 = %p\n", addr);
do{
sem_wait(sem);//信号量初始值为1，现在减1，为0
memset(buff, 0, BUFFER_SIZE);
memset((addr+i)->name, 0, BUFFER_SIZE);
printf("写进程：输入一些姓名（不超过10个字符）到共享内存：\n");
if(fgets(buff, BUFFER_SIZE, stdin) == NULL){
perror("fgets\n");
sem_post(sem);
break;
}
strncpy((addr + i)->name, buff, strlen(buff) - 1);
(addr + i)->age = ++age;
addr->age++;
i++;
sem_post(sem);
sleep(1);
}while(strncmp(buff, "quit", 4) != 0);
if(shmdt(addr) == -1){
printf("shmdt if failed\n");
}
sem_close(sem);
sem_unlink(sem_name);
}本来shmmutexRead.c的代码想让你们自己写的，练练手，因为两个程序基本一样，下面我也直接给出吧。
//从共享内存中读取数据
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#define sem_name "mysem"
int main(){
int shmid;
sem_t *sem;
int i = 1;
key_t shmkey;
shmkey = ftok("shmmutexRead.c", 0);
struct People{
char name[10];
int age;
};
sem = sem_open(sem_name, 0, 0644, 0);
if(sem == SEM_FAILED){
printf("unable open semapore\n");
sem_close(sem);
exit(-1);
}
shmid = shmget(shmkey, 0, 0666);
if(shmid == -1){
printf("shmget failed\n");
exit(0);
}
struct People* addr;
addr = (struct People*)shmat(shmid, 0, 0);
if(addr == (struct People*)-1){
printf("shm shmat is failed\n");
exit(0);
}
printf("读进程映射的共享内存地址 = %p\n", addr);
do{
sem_wait(sem);
if(addr->age > 0){//说明共享内存已经写入数据
printf("读进程：绑定到共享内存 %p : 姓名 %d %s, 年龄%d \n", addr, i, (addr + i)->name, (addr+i)->age);
addr->age--;
if(strncmp((addr+i)->name, "quit", 4) == 0) break;
i++;
}
sem_post(sem);
}while(1);
sem_close(sem);
if(shmdt(addr) == -1) printf("shmdt failed\n");
if(shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1) printf("shmctl delete error\n");
}先运行创建共享内存的进程shmmutexWrite.c，在运行shmmutexRead.c。
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