锐客网

  1. 首页 > it技术 > >

linux进程通信（一）--共享内存+信号量，代码示例

嵌入式

理论很多，我们需要的是代码实践，呵呵！
来自：http://fengtong.javaeye.com/blog/456661
【linux进程通信（一）--共享内存+信号量，代码示例】
/*server.c:向共享内存中写入People*/ #include#include#include#includeint main() { struct People{ char name[10]; int age; }; int semid; int shmid; key_t semkey; key_t shmkey; semkey=ftok("server.c",0); shmkey=ftok("client.c",0); /*创建共享内存和信号量的IPC*/ semid=semget(semkey,1,0666|IPC_CREAT); if(semid==-1) printf("creat sem is fail/n"); shmid=shmget(shmkey,1024,0666|IPC_CREAT); if(shmid==-1) printf("creat shm is fail/n"); /*设置信号量的初始值，就是资源个数*/ union semun{ int val; struct semid_ds *buf; ushort *array; }sem_u; sem_u.val=1; semctl(semid,0,SETVAL,sem_u); /*将共享内存映射到当前进程的地址中，之后直接对进程中的地址addr操作就是对共享内存操作*/ struct People * addr; addr=(struct People*)shmat(shmid,0,0); if(addr==(struct People*)-1) printf("shm shmat is fail/n"); /*信号量的P操作*/ void p() { struct sembuf sem_p; sem_p.sem_num=0; sem_p.sem_op=-1; if(semop(semid,&sem_p,1)==-1) printf("p operation is fail/n"); } /*信号量的V操作*/ void v() { struct sembuf sem_v; sem_v.sem_num=0; sem_v.sem_op=1; if(semop(semid,&sem_v,1)==-1) printf("v operation is fail/n"); } /*向共享内存写入数据*/ p(); strcpy((*addr).name,"xiaoming"); /*注意：①此处只能给指针指向的地址直接赋值，不能在定义一个 struct People people_1; addr=&people_1; 因为addr在addr=(struct People*)shmat(shmid,0,0); 时,已经由系统自动分配了一个地址，这个地址与共享内存相关联，所以不能改变这个指针的指向，否则他将不指向共享内存，无法完成通信了。 注意：②给字符数组赋值的方法。刚才太虎了。。*/ (*addr).age=10; v(); /*将共享内存与当前进程断开*/ if(shmdt(addr)==-1) printf("shmdt is fail/n"); }

/*client.c:从共享内存中读出People*/ #include#include#include#includeint main() { int semid; int shmid; key_t semkey; key_t shmkey; semkey=ftok("server.c",0); shmkey=ftok("client.c",0); struct People{ char name[10]; int age; }; /*读取共享内存和信号量的IPC*/ semid=semget(semkey,0,0666); if(semid==-1) printf("creat sem is fail/n"); shmid=shmget(shmkey,0,0666); if(shmid==-1) printf("creat shm is fail/n"); /*将共享内存映射到当前进程的地址中，之后直接对进程中的地址addr操作就是对共享内存操作*/ struct People * addr; addr=(struct People*)shmat(shmid,0,0); if(addr==(struct People*)-1) printf("shm shmat is fail/n"); /*信号量的P操作*/ void p() { struct sembuf sem_p; sem_p.sem_num=0; sem_p.sem_op=-1; if(semop(semid,&sem_p,1)==-1) printf("p operation is fail/n"); } /*信号量的V操作*/ void v() { struct sembuf sem_v; sem_v.sem_num=0; sem_v.sem_op=1; if(semop(semid,&sem_v,1)==-1) printf("v operation is fail/n"); } /*从共享内存读出数据*/ p(); printf("name:%s/n",addr->name); printf("age:%d/n",addr->age); v(); /*将共享内存与当前进程断开*/ if(shmdt(addr)==-1) printf("shmdt is fail/n"); /*IPC必须显示删除。否则会一直留存在系统中*/ if(semctl(semid,0,IPC_RMID,0)==-1) printf("semctl delete error/n"); if(shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)==-1) printf("shmctl delete error/n"); }

这里是比较通俗的解析：

2.3.3 共享内存
共享内存是运行在同一台机器上的进程间通信最快的方式，因为数据不需要在不同的进程间复制。通常由一个进程创建一块共享内存区，其余进程对这块内存区进行读写。得到共享内存有两种方式：映射/dev/mem设备和内存映像文件。前一种方式不给系统带来额外的开销，但在现实中并不常用，因为它控制存取的将是实际的物理内存，在Linux系统下，这只有通过限制Linux系统存取的内存才可以做到，这当然不太实际。常用的方式是通过shmXXX函数族来实现利用共享内存进行存储的。
首先要用的函数是shmget，它获得一个共享存储标识符。
#include
#include
#include
int shmget(key_t key, int size, int flag);
这个函数有点类似大家熟悉的malloc函数，系统按照请求分配size大小的内存用作共享内存。Linux系统内核中每个IPC结构都有的一个非负整数的标识符，这样对一个消息队列发送消息时只要引用标识符就可以了。这个标识符是内核由IPC结构的关键字得到的，这个关键字，就是上面第一个函数的key。数据类型key_t是在头文件sys/types.h中定义的，它是一个长整形的数据。在我们后面的章节中，还会碰到这个关键字。
当共享内存创建后，其余进程可以调用shmat（）将其连接到自身的地址空间中。
void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);
shmid为shmget函数返回的共享存储标识符，addr和flag参数决定了以什么方式来确定连接的地址，函数的返回值即是该进程数据段所连接的实际地址，进程可以对此进程进行读写操作。
使用共享存储来实现进程间通信的注意点是对数据存取的同步，必须确保当一个进程去读取数据时，它所想要的数据已经写好了。通常，信号量被要来实现对共享存储数据存取的同步，另外，可以通过使用shmctl函数设置共享存储内存的某些标志位如SHM_LOCK、SHM_UNLOCK等来实现。
2.3.4 信号量
信号量又称为信号灯，它是用来协调不同进程间的数据对象的，而最主要的应用是前一节的共享内存方式的进程间通信。本质上，信号量是一个计数器，它用来记录对某个资源（如共享内存）的存取状况。一般说来，为了获得共享资源，进程需要执行下列操作：
（1） 测试控制该资源的信号量。
（2） 若此信号量的值为正，则允许进行使用该资源。进程将进号量减1。
（3） 若此信号量为0，则该资源目前不可用，进程进入睡眠状态，直至信号量值大于0，进程被唤醒，转入步骤（1）。
（4） 当进程不再使用一个信号量控制的资源时，信号量值加1。如果此时有进程正在睡眠等待此信号量，则唤醒此进程。
维护信号量状态的是Linux内核操作系统而不是用户进程。我们可以从头文件/usr/src/linux/include　/linux　/sem.h中看到内核用来维护信号量状态的各个结构的定义。信号量是一个数据集合，用户可以单独使用这一集合的每个元素。要调用的第一个函数是semget，用以获得一个信号量ID。
#include
#include
#include
int semget(key_t key, int nsems, int flag);
key是前面讲过的IPC结构的关键字，它将来决定是创建新的信号量集合，还是引用一个现有的信号量集合。nsems是该集合中的信号量数。如果是创建新集合（一般在服务器中），则必须指定nsems；如果是引用一个现有的信号量集合（一般在客户机中）则将nsems指定为0。
semctl函数用来对信号量进行操作。
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
不同的操作是通过cmd参数来实现的，在头文件sem.h中定义了7种不同的操作，实际编程时可以参照使用。
semop函数自动执行信号量集合上的操作数组。
int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops);
semoparray是一个指针，它指向一个信号量操作数组。nops规定该数组中操作的数量。
下面，我们看一个具体的例子，它创建一个特定的IPC结构的关键字和一个信号量，建立此信号量的索引，修改索引指向的信号量的值，最后我们清除信号量。在下面的代码中，函数ftok生成我们上文所说的唯一的IPC关键字。

#include#include#include#includevoid main() { key_t unique_key; /* 定义一个IPC关键字*/ int id; struct sembuf lock_it; union semun options; int i; unique_key = ftok(".", 'a'); /* 生成关键字，字符'a'是一个随机种子*/ /* 创建一个新的信号量集合*/ id = semget(unique_key, 1, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); printf("semaphore id=%d/n", id); options.val = 1; /*设置变量值*/ semctl(id, 0, SETVAL, options); /*设置索引0的信号量*/ /*打印出信号量的值*/ i = semctl(id, 0, GETVAL, 0); printf("value of semaphore at index 0 is %d/n", i); /*下面重新设置信号量*/ lock_it.sem_num = 0; /*设置哪个信号量*/ lock_it.sem_op = -1; /*定义操作*/ lock_it.sem_flg = IPC_NOWAIT; /*操作方式*/ if (semop(id, &lock_it, 1) == -1) { printf("can not lock semaphore./n"); exit(1); } i = semctl(id, 0, GETVAL, 0); printf("value of semaphore at index 0 is %d/n", i); /*清除信号量*/ semctl(id, 0, IPC_RMID, 0); }

    推荐阅读


    上一篇：Python字符串和正则表达式中的反斜杠('\')问题详解

    下一篇：CodeForces1102B--Array K-Coloring--思维