Linux操作系统：进程间通信（一）共享存储

共享内存

共享内存指 (shared memory，shm)在多处理器的计算机系统中，可以被不同中央处理器（CPU）访问的大容量内存。由于多个CPU需要快速访问存储器，这样就要对存储器进行缓存（Cache）。
任何一个缓存的数据被更新后，由于其他处理器也可能要存取，共享内存就需要立即更新，否则不同的处理器可能用到不同的数据。
共享内存通常用于一个程序的多进程间通信，实际上多个程序间也可以通过共享内存来传递信息。

C/S模式数据传递只复制两次：
（1）输入文件到共享内存
（2）共享内存到输出文件

(不相关)进程之间的通信
进程对于共享内存的操作与管理主要是：
(1)、申请创建一个共享内存区域(操作系统内核是不可能主动为进程创建共享内存的),操作系统内核得到申请然后创建
(2)、申请使用一个已存在的共享内存区域
(3)、申请释放共享内存区域(操作系统内核也是不可能主动释放共享内存区域的)，操作系统内核得到申请然后释放
说明key_t key

建立映射mmap

#include <sys/mman.h>

void mmap(void addr,size_t len,int prot,int flags,int fd,off_t offset);

#include <sys/mman.h>

int munmap(void * addr,size_t len);

//返回： sus 则为0 ，error 则为-1

同步硬盘文件内容与内存映射区的 内容

#include <sys/mman.h>

int msync(void * addr,size_t len ,int flags);

//返回： sus 则为0 ，error 则为-1

Posix共享内存

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

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

功能：

创建或打开一块共享内存区。

参数：

key：进程间通信键值，ftok() 的返回值。

size：该共享存储段的长度(字节)。

shmflg：标识函数的行为及共享内存的权限，其取值如下：

IPC_CREAT：如果不存在就创建

IPC_EXCL： 如果已经存在则返回失败

位或权限位：共享内存位或权限位后可以设置共享内存的访问权限，格式和 open() 函数的 mode_t 一样（open() 的使用请点此链接），但可执行权限未使用。

返回值：

成功：共享内存标识符。

失败：-1。

所需头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/shm.h>

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

功能：

将一个共享内存段映射到调用进程的数据段中。简单来理解，让进程和共享内存建立一种联系，让进程某个指针指向此共享内存。

参数：

shmid：共享内存标识符，shmget() 的返回值。

shmflg：共享内存段的访问权限和映射条件( 通常为 0 )，具体取值如下：

0：共享内存具有可读可写权限。

SHM_RDONLY：只读。

SHM_RND：（shmaddr 非空时才有效）

返回值：

失败：-1

#include <sys/types.h>

#include <sys/shm.h>

int shmdt(const void *shmaddr);

功能：

将共享内存和当前进程分离( 仅仅是断开联系并不删除共享内存，相当于让之前的指向此共享内存的指针，不再指向)。

参数：

返回值：

成功：0

失败：-1

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

功能：

共享内存属性的控制。

参数：

shmid：共享内存标识符。

cmd：函数功能的控制，其取值如下：

IPC_RMID：删除。(常用 )

IPC_SET：设置 shmid_ds 参数，相当于把共享内存原来的属性值替换为 buf 里的属性值。

IPC_STAT：保存 shmid_ds 参数，把共享内存原来的属性值备份到 buf 里。

SHM_LOCK：锁定共享内存段( 超级用户 )。

SHM_UNLOCK：解锁共享内存段。

SHM_LOCK 用于锁定内存，禁止内存交换。并不代表共享内存被锁定后禁止其它进程访问。其真正的意义是：被锁定的内存不允许被交换到虚拟内存中。这样做的优势在于让共享内存一直处于内存中，从而提高程序性能。

返回值：

成功：0

失败：-1

System V共享内存

说明：

关于共享内存使用

共享内存使用：
（1）、建立进程与共享内存的映射关系
（2）、读/写(直接使用指针即可
（3）、如果对于共享内存的使用结束，此时就要断开与共享内存的映射
对于第一步来说，需要使用的API：shmat()方法。
对于第三步来说，需要使用的API：shmdt()方法。
被映射正在使用共享内存是否此时可以执行删除操作呢
是，虽然可以执行删除操作，却不能将其直接删除掉。而是做了2个操作
（1）、将其状态置为dest(可回收状态)
（2）、将其key值置为0x00000000，IPC_PRIVATE值

当共享内存处于dest(待回收状态)，则将其资源设为"私有"(只能将该共享资源分享给其子进程，其它进程无法创建于该资源的使用)，当所有的使用该共享内存的进程都退出，此时操作系统才回收共享内存
共享内存的控制
共享内存的控制信息可以通过shmctl()方法获取，
API：int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)
会保存在struct_shmid_ds结构体中
共享内存的控制主要是shmid_ds，即就是共享内存的控制信息
cmd：看执行什么操作(1、获取共享内存信息；2、设置共享内存信息；3、删除共享内存)

关于key_t

key_t值的产生，有两种方式：
(1)、把key值写死； // 任意指定一个数字
(2)、根据文件的inode编号生成。需要调用的API：ftok("./tmp/a.c", 3)方法，该方法是获取指定文件的inode编号在根据第二个参数计算得到最终的一个整型量。