Unix/Linux共享内存应用与圈套

发布时间：2021-12-15 11:41:27 所属栏目：教程来源：互联网

导读：共享内存是系统出于多个进程之间通讯的考虑，而预留的的一块内存区。在/proc/sys/kernel/目录下，记录着共享内存的一些限制，如一个共享内存区的最大字节数shmmax，系统范围内最大共享内存区标识符数shmmni等，可以手工对其调整，但不推荐这样做。一、应用

共享内存是系统出于多个进程之间通讯的考虑，而预留的的一块内存区。在/proc/sys/kernel/目录下，记录着共享内存的一些限制，如一个共享内存区的最大字节数shmmax，系统范围内最大共享内存区标识符数shmmni等，可以手工对其调整，但不推荐这样做。

一、应用

共享内存的使用，主要有以下几个API：ftok()、shmget()、shmat()、shmdt()及shmctl()。

1)用ftok()函数获得一个ID号.

应用说明:
在IPC中，我们经常用用key_t的值来创建或者打开信号量，共享内存和消息队列。

函数原型:
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

Keys：
1）pathname一定要在系统中存在并且进程能够访问的
3）proj_id是一个1－255之间的一个整数值，典型的值是一个ASCII值。
当成功执行的时候，一个key_t值将会被返回，否则－1被返回。我们可以使用strerror(errno)来确定具体的错误信息。

考虑到应用系统可能在不同的主机上应用，可以直接定义一个key，而不用ftok获得：
#define IPCKEY 0x344378

2)shmget()用来开辟/指向一块共享内存的函数

应用说明:
shmget（）用来获得共享内存区域的ID，如果不存在指定的共享区域就创建相应的区域。

函数原型:
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

key_t key 是这块共享内存的标识符。如果是父子关系的进程间通信的话，这个标识符用IPC_PRIVATE来代替。如果两个进程没有任何关系，所以就用ftok()算出来一个标识符（或者自己定义一个）使用了。

int size 是这块内存的大小．
int flag 是这块内存的模式(mode)以及权限标识。
模式可取如下值：
IPC_CREAT 新建（如果已创建则返回目前共享内存的id）
IPC_EXCL   与IPC_CREAT结合使用，如果已创建则则返回错误
然后将“模式” 和“权限标识”进行“或”运算，做为第三个参数。
如：    IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0640
例子中的0666为权限标识,4/2/1 分别表示读/写/执行3种权限，第一个0是UID,第一个6（4+2）表示拥有者的权限，第二个4表示同组权限，第3个0表示他人的权限。
这个函数成功时返回共享内存的ID，失败时返回-1。

关于这个函数，要多说两句。
创建共享内存时，shmflg参数至少需要 IPC_CREAT | 权限标识，www.linuxidc.com 如果只有IPC_CREAT 则申请的地址都是k=0xffffffff，不能使用；
获取已创建的共享内存时，shmflg不要用IPC_CREAT（只能用创建共享内存时的权限标识，如0640），否则在某些情况下，比如用ipcrm删除共享内存后，用该函数并用IPC_CREAT参数获取一次共享内存（当然，获取失败），则即使再次创建共享内存也不能成功，此时必须更改key来重建共享内存。

3) shmat()将这个内存区映射到本进程的虚拟地址空间。

函数原型:
void    *shmat( int shmid , char *shmaddr , int shmflag );

shmat()是用来允许本进程访问一块共享内存的函数。
int shmid是那块共享内存的ID。
char *shmaddr是共享内存的起始地址，如果shmaddr为0，内核会把共享内存映像到调用进程的地址空间中选定位置；如果shmaddr不为0，内核会把共享内存映像到shmaddr指定的位置。所以一般把shmaddr设为0。
int shmflag是本进程对该内存的操作模式。如果是SHM_RDONLY的话，就是只读模式。其它的是读写模式
成功时，这个函数返回共享内存的起始地址。失败时返回-1。

4) shmdt()函数删除本进程对这块内存的使用，shmdt()与shmat()相反，是用来禁止本进程访问一块共享内存的函数。

函数原型:
int shmdt( char *shmaddr );
参数char *shmaddr是那块共享内存的起始地址。
成功时返回0。失败时返回-1。

5) shmctl() 控制对这块共享内存的使用

函数原型：
int     shmctl( int shmid , int cmd , struct shmid_ds *buf );
int shmid是共享内存的ID。
int cmd是控制命令，可取值如下：
        IPC_STAT        得到共享内存的状态
        IPC_SET         改变共享内存的状态
        IPC_RMID        删除共享内存
struct shmid_ds *buf是一个结构体指针。IPC_STAT的时候，取得的状态放在这个结构体中。如果要改变共享内存的状态，用这个结构体指定。
返回值：        成功：0
                失败：-1

示例程序:

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define IPCKEY 0x366378

typedef struct{
char agen[10];
unsigned char file_no;
} st_setting;

int main(int argc, char** argv)
{
    int shm_id;
    key_t key;
    st_setting *p_setting;

    //首先检查共享内存是否存在，存在则先删除
    shm_id = shmget(IPCKEY ,1028,0640);
    if(shm_id != -1)
    {
        p_setting = (st_setting*)shmat(shm_id,NULL,0);
      if ( p_setting != (void *)-1)
      {
      shmdt(p_setting);
          shmctl(shm_id,IPC_RMID,0) ;
      }
    }

    shm_id=shmget(IPCKEY,1028,0640|IPC_CREAT|IPC_EXCL);
    if(shm_id==-1)
    {
        printf("shmget errorn");
        return -1;
    }
    //将这块共享内存区附加到自己的内存段
    p_setting=(st_setting*)shmat(shm_id,NULL,0);

    strncpy(p_setting->agen,"jinyh",10);
    printf( "agen:%sn",p_setting->agen );

    p_setting->file_no = 1;
    printf( "file_no:%dn",p_setting->file_no );

    system("ipcs -m");//此时可看到有进程关联到共享内存的信息，nattch为1

    //将这块共享内存区从自己的内存段删除出去
    if(shmdt(p_setting) == -1)
       perror(" detach error ");

    system("ipcs -m");//此时可看到有进程关联到共享内存的信息，nattch为0

    //删除共享内存
    if (shmctl( shm_id , IPC_RMID , NULL ) == -1)
      perror(" delete error ");

     //exit(0);

}

注意：在使用共享内存，结束程序退出后。如果你没在程序中用shmctl()删除共享内存的话，一定要在命令行下用ipcrm命令删除这块共享内存。你要是不管的话，它就一直在那儿放着了。
简单解释一下ipcs命令和ipcrm命令。

取得ipc信息：
ipcs [-m|-q|-s]
-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      输出有关“遮断器”(semaphore)的信息
%ipcs -m

删除ipc
ipcrm -m|-q|-s shm_id
%ipcrm -m 105

（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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