当前位置: 首页 > news >正文

Liunx系统 : 进程间通信【IPC-Shm共享内存】

文章目录

  • System V
    • 共享内存
      • 创建共享内存
        • shmget
      • 控制共享内存
        • shmctl
    • shm特性

System V

System V是Liunx中的重要的进程间通信机制,它包括(shm共享内存,(msg消息队列和(sem信号量。本篇博客主要介绍其中最常用的一种方式–共享内存。


共享内存

顾名思义,共享内存是一块进程之间可以共享的内存区域,由于进程之间都是相互独立的,那么这块区域自然而然不是又某个进程开辟的,而应该是由操作系统亲自开辟。


在这里插入图片描述
如上图,共享内存会被进程的页表直接映射到自己的进程地址空间共享区,从而通过地址空间与页表直接访问到物理内存(可能有多层),进而对内存操作,这就是多个进程共享一块内存的基本原理。


创建共享内存

shmget

shmget 函数是 shm 中用于创建或获取共享内存段的函数。需要头文件<sys/ipc.h><sys/shm.h>函数原型如下:

int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg)

返回值:

shmget返回一个整型,这个整型叫做shmid,用于标识唯一的shm

1.key : 标识要创建或获取的共享内存段,是System V方式的唯一标识。

注意和shmid区分,shmid是用来标识唯一的共享内存(shm)。

2.size : 指定要创建的共享内存段的大小,单位为字节

注意共享内存以4kb为基本单位开辟内存,因此开辟内存的时候,这个参数最好设置为4096的倍数,哪怕你只是申请了一个字节的内存,实际上还是会开辟4kb大小的空间的。

3 . shmflg : 用于指定共享内存段访问的权限和其他选项。

这是一个用于控制共享内存的开辟方式,以及各个属性的选项,本质上是一个位图。

  • IPC_CREAST : 如果指定的key不存在,则创建一个新的共享内存段,如果已经存在,则直接获取原先的共享内存。
  • IPC_EXCL:如果指定的key已经存在,则创建失败。

要注意IPC_EXCL只能配合IPC_CREAT一起使用,不能单独使用。

  • 还可以按照权限值的8进制位或到第三个参数之中。
int main()
{int shmid = shmget(1, 4096, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);return 0;
}

在这里插入图片描述

如果只想看共享内存的方式,则ipcs -m:
在这里插入图片描述

一开始存在一个shmid = 0的共享内存,之后通过指令的方式删除掉了这个共享方式,除了这种方式,我们还可以通过系统接口来删除共享内存,也就是下面要介绍的shmctl接口。


控制共享内存

shmctl

shmctl 用于控制共享内存的各种属性。

  1. 获取共享内存段的状态信息
  2. 修改共享内存段的属性
  3. 删除共享内存段

shmctl包含在头文件<sys/ipc.h><sys/shm.h>中,函数原型如下:

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
  • 函数返回值

shmctl 函数的返回值用于指示操作是否成功:

  • 成功时:返回 0,表示操作已完成且未发生错误。
  • 失败时:返回 -1,并设置 errno 变量以指示具体的错误原因。常见的错误包括权限不足、无效的共享内存标识符等。

shmctl 函数有三个主要参数,它们共同决定了函数的行为:

  1. shmid:这是要操作的共享内存段的标识符。通过 shmget 函数可以获取该标识符,它是后续所有操作的基础,确保函数作用于正确的共享内存段。

  2. cmd:指定要执行的操作类型,它可以是以下值之一:

    • IPC_STAT:用于获取共享内存段的状态信息。此操作会将共享内存段的相关属性填充到由 buf 指向的 shmid_ds 结构体中,供程序查询和分析。
    • IPC_SET:用于设置共享内存段的某些属性。通过 buf 参数传递新的属性值,但需注意只有超级用户或拥有适当权限的进程才能执行此操作。
    • IPC_RMID:用于删除共享内存段。执行此操作后,共享内存段将被标记为可销毁,系统会在合适的时候将其从内核中移除。
  3. buf:这是一个指向 shmid_ds 结构体的指针。当 cmd 参数为 IPC_STAT 时,该结构体用于接收共享内存段的当前属性;当 cmd 参数为 IPC_SET 时,该结构体则包含需要设置的新属性值。

  • 相关结构体 shmid_ds

在使用 shmctl 函数时,shmid_ds 结构体是至关重要的,它包含了共享内存段的详细信息:

struct shmid_ds {struct ipc_perm shm_perm;    /* 所有者和权限 */size_t          shm_segsz;   /* 段的大小(字节) */time_t          shm_atime;   /* 最后附加时间 */time_t          shm_dtime;   /* 最后分离时间 */time_t          shm_ctime;   /* 最后更改时间 */pid_t           shm_cpid;    /* 创建者的 PID */pid_t           shm_lpid;    /* 最后调用 shmat/shmdt 的 PID */shmatt_t        shm_nattch;  /* 当前附加次数 */...
};

  • shm_perm:该字段是一个 ipc_perm 结构体,包含了共享内存段的所有者、组、权限等信息,用于控制进程对共享内存段的访问权限。
  • shm_segsz:表示共享内存段的大小,以字节为单位。在创建共享内存段时设置,后续操作中可通过 IPC_STAT 获取该值,或在有适当权限时通过 IPC_SET 修改。
  • 时间相关字段(shm_atime、shm_dtime、shm_ctime):分别记录了共享内存段最后被附加、分离以及更改的时间,这些信息对于监控共享内存段的使用情况非常有用。
  • 进程 ID 相关字段(shm_cpid、shm_lpid)shm_cpid 是创建共享内存段的进程的 PID,而 shm_lpid 是最后调用 shmatshmdt 函数的进程的 PID,有助于追踪共享内存段的使用历史。
  • shm_nattch:表示当前共享内存段被附加的次数。当进程调用 shmat 附加共享内存段时,该值会增加;当进程调用 shmdt 分离共享内存段时,该值会减少。当该值为 0 时,表示没有进程正在使用该共享内存段。

shmctl第二个参数cmdIPC_STAT,此时就可以获取一个共享内存的基本信息。

示例 :

int main()
{int id = shmget(1, 4096, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);struct shmid_ds shm;shmctl(id, IPC_STAT, &shm);cout << "atime:" << shm.shm_atime << endl;cout << "ctime:" << shm.shm_ctime << endl;cout << "cpid:" << shm.shm_cpid << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

第二个参数为IPC_SET时候可以设置共享内存的某些属性。

int main()
{int id = shmget(1, 4096, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);struct shmid_ds shm;shmctl(id, IPC_STAT, &shm);cout << "atime:" << shm.shm_atime << endl;//	140731859906331shm.shm_atime = 1 ;//修改shm信息shmctl(id, IPC_SET, &shm);//重新获取shm信息shmctl(id, IPC_STAT, &shm);cout << "atime:" << shm.shm_atime << endl;// 1return 0;
}

删除共享内存(通过接口的方式)


int main()
{shmctl(0, IPC_RMID, nullptr);return 0;
}

在这里插入图片描述

一开始存在一个shmid = 0 的共享内存,经过test之后,这个共享内存就被删除了。


上面我们详细讨论了如何来开辟一个共享内存,还没有真正使用这段共享内存来进行通信。

接下来,假设现在有AB两个进程,他们通过共享内存的方式进行通信,其中A负责发送消息,B负责接收消息。

A进程的代码数据如下:

int main()
{key_t key = ftok("./test.cpp", 1);int shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);char* ptr = (char*)shmat(shmid, nullptr, 0);for(int ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++){ptr[ch - 'A'] = ch;sleep(1);}shmctl(shmid, IPC_RMID, nullptr);return 0;
}

B进程的代码数据如下:

int main()
{key_t key = ftok("./test.cpp", 1);int shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT);char* ptr = (char*)shmat(shmid, nullptr, 0);while(true){cout << ptr << endl;sleep(5);}return 0;
}

在这里插入图片描述

可以看到A向共享内存中写入数据,就被B进程读到了


shm特性

共享内存有以下一些主要特性:

  1. 内存共享:多个进程可以同时访问和修改同一块共享内存区域。这种共享内存机制可以让进程之间高效地交换数据,而无需通过系统调用或者其他进程间通信机制。

  2. 快速访问:相比于其他进程间通信机制,如管道、消息队列等,共享内存的访问速度更快,因为数据直接存储在内存中,不需要进行数据的拷贝和上下文切换。

  3. 灵活性:共享内存可以在进程之间自由分配和管理,大小和位置都可以灵活设置。这种灵活性使得共享内存非常适合用于复杂的进程间通信场景。

  4. 同步问题:多个进程可以并发访问和修改共享内存,因此需要使用信号量、互斥锁等同步机制来协调对共享内存的访问,避免数据竞争和不一致性问题。

  5. 内存分配:共享内存是由内核管理的,进程无法直接分配和释放共享内存,必须通过系统调用如 shmget()shmctl() 来完成。


system V 的后两种通信方式 消息队列 msg信号量 sem 都非常不常用了,不深入研究。

相关文章:

Liunx系统 : 进程间通信【IPC-Shm共享内存】

文章目录 System V共享内存创建共享内存shmget 控制共享内存shmctl shm特性 System V System V是Liunx中的重要的进程间通信机制&#xff0c;它包括&#xff08;shm&#xff09;共享内存&#xff0c;&#xff08;msg&#xff09;消息队列和&#xff08;sem&#xff09;信号量。…...

KafkaRocketMQ

Kafka 消息生产与消费流程 1. 消息生产 生产者创建消息&#xff1a; 指定目标 Topic、Key&#xff08;可选&#xff09;、Value。可附加 Header 信息&#xff08;如时间戳、自定义元数据&#xff09;。 选择分区&#xff08;Partition&#xff09;&#xff1a; 若指定 Key&am…...

HarmonyOS Next 中的状态管理

在声明式UI编程框架中&#xff0c;UI是程序状态的运行结果&#xff0c;用户构建了一个UI模型&#xff0c;其中应用的运行时的状态是参数。当参数改变时&#xff0c;UI作为返回结果&#xff0c;也将进行对应的改变。这些运行时的状态变化所带来的UI的重新渲染&#xff0c;在ArkU…...

基于qiime2的16S数据分析全流程:从导入数据到下游分析一条龙

目录 创建metadata 把数据导入qiime2 去除引物序列 双端合并 &#xff08;dada2不需要&#xff09; 质控 &#xff08;dada2不需要&#xff09; 使用deblur获得特征序列 使用dada2生成代表序列与特征表 物种鉴定 可视化物种鉴定结果 构建进化树&#xff08;ITS一般不构建进化树…...

【软件测试开发】:软件测试常用函数1.0(C++)

1. 元素的定位 web⾃动化测试的操作核⼼是能够找到⻚⾯对应的元素&#xff0c;然后才能对元素进⾏具体的操作。 常⻅的元素定位⽅式⾮常多&#xff0c;如id&#xff0c;classname&#xff0c;tagname&#xff0c;xpath&#xff0c;cssSelector 常⽤的主要由cssSelector和xpath…...

vue2项目修改浏览器显示的网页图标

1.准备一个新的图标文件&#xff0c;通常是. ico格式&#xff0c;也可以是. Png、. Svg等格式 2.将新的图标文件(例如&#xff1a;faviconAt.png)放入项目的public文件夹中。如下图 public文件夹中的所有文件都会在构建时原样复制到最终的输出目录(通常是dist) 3. 修改vue项目…...

开源、创新与人才发展:机器人产业的战略布局与稚晖君成功案例解析

目录 引言 一、开源&#xff1a;机器人产业的战略布局 促进技术进步和生态建设 吸引人才和合作伙伴 建立标准和网络效应 降低研发风险与成本 二、稚晖君&#xff1a;华为"天才少年计划"的成功典范 深厚的技术积累与动手能力 强烈的探索和创新意识 持续公开…...

线程相关作业

1.创建两个线程&#xff0c;分支线程1拷贝文件的前一部分&#xff0c;分支线程2拷贝文件的后一部分 #include "head.h"#define BUFFER_SIZE 1024// 线程参数结构体&#xff0c;包含文件名和文件偏移量 typedef struct {FILE *src_file;FILE *dest_file;long start_o…...

通义万相2.1开源版本地化部署攻略,生成视频再填利器

2025 年 2 月 25 日晚上 11&#xff1a;00 通义万相 2.1 开源发布&#xff0c;前两周太忙没空搞它&#xff0c;这个周末&#xff0c;也来本地化部署一个&#xff0c;体验生成效果如何&#xff0c;总的来说&#xff0c;它在国内文生视频、图生视频的行列处于领先位置&#xff0c…...

【模拟CMOS集成电路设计】带隙基准(Bandgap)设计与仿真(基于运放的电流模BGR)

【模拟CMOS集成电路设计】带隙基准&#xff08;Bandgap&#xff09;设计与仿真 前言工程文件&部分参数计算过程&#xff0c;私聊~ 一、 设计指标指标分析&#xff1a; 二、 电路分析三、 仿真3.1仿真电路图3.2仿真结果(1)运放增益(2)基准温度系数仿真(3)瞬态启动仿真(4)静态…...

如何选择国产串口屏?

目录 1、迪文 2、淘晶驰 3、广州大彩 4、金玺智控 5、欣瑞达 6、富莱新 7、冠显 8、有彩 串口屏&#xff0c;顾名思义&#xff0c;就是通过串口通信接口&#xff08;如RS232、RS485、TTL UART等&#xff09;与主控设备进行通信的显示屏。其核心功能是显示信息和接收输入…...

Solana中的程序派生地址(PDAs):是什么,为什么,以及如何?

程序派生地址 (PDA) 在 Solana 中的应用&#xff1a;什么、为什么和如何&#xff1f; 在学习 Solana 时&#xff0c;你会经常听到关于 程序派生地址 (PDAs) 的讨论。它们就像这样 —— 强大、多功能&#xff0c;而且最重要的是&#xff0c;稍微被误解。如果你是一个开发者&…...

利用FatJar彻底解决Jar包冲突(一)

利用FatJar彻底解决Jar包冲突 序FatJar的加载与隔离⼀、 FatJar概念⼆、FatJar的加载三、FatJar的隔离四、隔离机制验证五、 FatJar的定位六、 打包注意点 序 今天整理旧电脑里的资料&#xff0c;偶然翻到大概10年前实习时写的笔记&#xff0c;之前经常遇到Java依赖冲突的问题…...

Spring MVC笔记

01 什么是Spring MVC Spring MVC 是 Spring 框架中的一个核心模块&#xff0c;专门用于构建 Web 应用程序。它基于经典的 MVC 设计模式&#xff08;Model-View-Controller&#xff09;&#xff0c;但通过 Spring 的特性&#xff08;如依赖注入、注解驱动&#xff09;大幅简化了…...

BurpSuite插件jsEncrypter使用教程

一、前言 在当今Web应用安全测试中&#xff0c;前端加密已成为开发者保护敏感数据的常用手段。然而&#xff0c;这也给安全测试人员带来了挑战&#xff0c;传统的抓包方式难以获取明文数据&#xff0c;测试效率大打折扣。BurpSuite作为一款强大的Web安全测试工具&#xff0c;其…...

【C#实现手写Ollama服务交互,实现本地模型对话】

前言 C#手写Ollama服务交互&#xff0c;实现本地模型对话 最近使用C#调用OllamaSharpe库实现Ollama本地对话&#xff0c;然后思考着能否自己实现这个功能。经过一番查找&#xff0c;和查看OllamaSharpe源码发现确实可以。其实就是开启Ollama服务后&#xff0c;发送HTTP请求&a…...

Android Glide 框架线程管理模块原理的源码级别深入分析

一、引言 在现代的 Android 应用开发中&#xff0c;图片加载是一个常见且重要的功能。Glide 作为一款广泛使用的图片加载框架&#xff0c;以其高效、灵活和易用的特点受到了开发者的青睐。其中&#xff0c;线程管理模块是 Glide 框架中至关重要的一部分&#xff0c;它负责协调…...

每天记录一道Java面试题---day32

MySQL索引的数据结构、各自优劣 回答重点 B树&#xff1a;是一个平衡的多叉树&#xff0c;从根节点到每个叶子节点的高度差不超过1&#xff0c;而且同层级的节点间有指针相互连接。在B树上的常规检索&#xff0c;从根节点到叶子节点的搜索效率基本相当&#xff0c;不会出现大…...

Vue3 Pinia 符合直觉的Vue.js状态管理库

Pinia 符合直觉的Vue.js状态管理库 什么时候使用Pinia 当两个关系非常远的组件&#xff0c;要传递参数时使用Pinia组件的公共参数使用Pinia...

深度学习与大模型基础-向量

大家好&#xff01;今天我们来聊聊向量&#xff08;Vector&#xff09;。别被这个词吓到&#xff0c;其实向量在我们的生活中无处不在&#xff0c;只是我们没注意罢了。 1. 向量是什么&#xff1f; 简单来说&#xff0c;向量就是有大小和方向的量。比如你从家走到学校&#x…...

XCTF-web-easyupload

试了试php&#xff0c;php7&#xff0c;pht&#xff0c;phtml等&#xff0c;都没有用 尝试.user.ini 抓包修改将.user.ini修改为jpg图片 在上传一个123.jpg 用蚁剑连接&#xff0c;得到flag...

云原生核心技术 (7/12): K8s 核心概念白话解读(上):Pod 和 Deployment 究竟是什么?

大家好&#xff0c;欢迎来到《云原生核心技术》系列的第七篇&#xff01; 在上一篇&#xff0c;我们成功地使用 Minikube 或 kind 在自己的电脑上搭建起了一个迷你但功能完备的 Kubernetes 集群。现在&#xff0c;我们就像一个拥有了一块崭新数字土地的农场主&#xff0c;是时…...

(二)原型模式

原型的功能是将一个已经存在的对象作为源目标,其余对象都是通过这个源目标创建。发挥复制的作用就是原型模式的核心思想。 一、源型模式的定义 原型模式是指第二次创建对象可以通过复制已经存在的原型对象来实现,忽略对象创建过程中的其它细节。 📌 核心特点: 避免重复初…...

Selenium常用函数介绍

目录 一&#xff0c;元素定位 1.1 cssSeector 1.2 xpath 二&#xff0c;操作测试对象 三&#xff0c;窗口 3.1 案例 3.2 窗口切换 3.3 窗口大小 3.4 屏幕截图 3.5 关闭窗口 四&#xff0c;弹窗 五&#xff0c;等待 六&#xff0c;导航 七&#xff0c;文件上传 …...

如何配置一个sql server使得其它用户可以通过excel odbc获取数据

要让其他用户通过 Excel 使用 ODBC 连接到 SQL Server 获取数据&#xff0c;你需要完成以下配置步骤&#xff1a; ✅ 一、在 SQL Server 端配置&#xff08;服务器设置&#xff09; 1. 启用 TCP/IP 协议 打开 “SQL Server 配置管理器”。导航到&#xff1a;SQL Server 网络配…...

第一篇:Liunx环境下搭建PaddlePaddle 3.0基础环境(Liunx Centos8.5安装Python3.10+pip3.10)

第一篇&#xff1a;Liunx环境下搭建PaddlePaddle 3.0基础环境&#xff08;Liunx Centos8.5安装Python3.10pip3.10&#xff09; 一&#xff1a;前言二&#xff1a;安装编译依赖二&#xff1a;安装Python3.10三&#xff1a;安装PIP3.10四&#xff1a;安装Paddlepaddle基础框架4.1…...

深入解析 ReentrantLock:原理、公平锁与非公平锁的较量

ReentrantLock 是 Java 中 java.util.concurrent.locks 包下的一个重要类,用于实现线程同步,支持可重入性,并且可以选择公平锁或非公平锁的实现方式。下面将详细介绍 ReentrantLock 的实现原理以及公平锁和非公平锁的区别。 ReentrantLock 实现原理 基本架构 ReentrantLo…...

英国云服务器上安装宝塔面板(BT Panel)

在英国云服务器上安装宝塔面板&#xff08;BT Panel&#xff09; 是完全可行的&#xff0c;尤其适合需要远程管理Linux服务器、快速部署网站、数据库、FTP、SSL证书等服务的用户。宝塔面板以其可视化操作界面和强大的功能广受国内用户欢迎&#xff0c;虽然官方主要面向中国大陆…...

【2D与3D SLAM中的扫描匹配算法全面解析】

引言 扫描匹配(Scan Matching)是同步定位与地图构建(SLAM)系统中的核心组件&#xff0c;它通过对齐连续的传感器观测数据来估计机器人的运动。本文将深入探讨2D和3D SLAM中的各种扫描匹配算法&#xff0c;包括数学原理、实现细节以及实际应用中的性能对比&#xff0c;特别关注…...

篇章一 论坛系统——前置知识

目录 1.软件开发 1.1 软件的生命周期 1.2 面向对象 1.3 CS、BS架构 1.CS架构​编辑 2.BS架构 1.4 软件需求 1.需求分类 2.需求获取 1.5 需求分析 1. 工作内容 1.6 面向对象分析 1.OOA的任务 2.统一建模语言UML 3. 用例模型 3.1 用例图的元素 3.2 建立用例模型 …...