【Linux初阶】system V - 共享内存


前言

共享内存区是最快的IPC(进程间通信)形式。一旦这样的内存映射到共享它的进程的地址空间,这些进程间数据传递不再涉及到内核,换句话说是进程不再通过执行进入内核的系统调用来传递彼此的数据。


一、共享内存初识

1.共享内存的原理

在物理内存中申请一块空间,将创建好的内存映射进进程的地址空间中,然后将地址空间这块区域的起始地址返回给上层用户,用户最终可以通过访问起始地址的方式实现对内存的访问。

照猫画虎,同样的一块内存空间可以映射进另一个进程的地址空间中,返回起始地址给用户,另一个进程的上层用户也可以实现的同一块内存的访问,最终实现进程间通信。

未来不想通信:a.取消进程和内存的映射关系; b.释放内存。

在这里插入图片描述

这一块被进程共享的内存称为 共享内存。将创建好的进程映射进进程的地址空间,我们称这个步骤为进程和共享内存挂接。而取消进程与共享内存的映射我们称之为 去关联

———— 我是一条知识分割线 ————

2.理解共享内存

  1. system V - 共享内存版本的进程间通信,是专门设计的,用于IPC(进程间通信)。
  2. 共享内存是一种通信方式,所有想通信的进程,都可以使用。
  3. OS中一定会同时存在很多的共享内存。

3.共享的内存的概念

通过让不同进程,看到同一个内存块的方式,我们就称之为:共享内存


二、共享内存函数

常识补充:shm - 共享内存

1.shmget函数

功能:用来创建共享内存
原型
 int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
参数
 key:这个共享内存段名字
 size:共享内存大小
 shmflg:由九个权限标志构成,它们的用法和创建文件时使用的mode模式标志是一样的
返回值:成功返回一个非负整数,即该共享内存段的标识码;失败返回-1
  • key能进行共享内存的唯一性标识,它是由 ftok() 函数得来的。
  • shmflg常见参数有两个:IPC_CREAT、IPC_EXCL。
  • IPC_CREAT- 如果不存在,创建之,如果存在,获取之。
  • IPC_EXC - 无法单独使用,使用方法: IPC_CREAT | IPC_EXC, 如果不存在,创建之,如果存在,就返回出错(说明:如果创建成功,一定是新的ssh)

共享内存 = 物理内存块 + 共享内存的相关属性,我们在申请共享内存的时候,也要对共享内存做管理,管理方法:将共享内存的属性对象用数据结构(struct shmid_ds)的方式管理起来

注意:key的信息会被 shmget函数设置进共享内存的属性对象中保存起来

2.shmat函数

功能:将共享内存段连接到进程地址空间
原型
 void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
参数
 shmid: 共享内存标识
 shmaddr:指定连接的地址
 shmflg:它的两个可能取值是SHM_RND和SHM_RDONLY
返回值:成功返回一个指针,指向共享内存第一个节;失败返回-1
  • 说明
shmaddr为NULL,核心自动选择一个地址
shmaddr不为NULL且shmflg无SHM_RND标记,则以shmaddr为连接地址。
shmaddr不为NULL且shmflg设置了SHM_RND标记,则连接的地址会自动向下调整为SHMLBA的整数倍。公式:shmaddr - 
(shmaddr % SHMLBA)
shmflg=SHM_RDONLY,表示连接操作用来只读共享内存

3.shmdt函数

功能:将共享内存段与当前进程脱离
原型
 int shmdt(const void *shmaddr);
参数
 shmaddr: 由shmat所返回的指针
返回值:成功返回0;失败返回-1
注意:将共享内存段与当前进程脱离不等于删除共享内存段

4.shmctl函数

功能:用于控制共享内存
原型
 int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
参数
 shmid:由shmget返回的共享内存标识码
 cmd:将要采取的动作(有三个可取值)
 buf:指向一个保存着共享内存的模式状态和访问权限的数据结构
返回值:成功返回0;失败返回-</
### Linux 初学者入门指南 对于希望学习 Linux 的初学者来说,掌握基础知识是非常重要的。以下是关于 Linux 基础知识的一些核心概念和建议。 #### 什么是 LinuxLinux 是一种开源的操作系统内核,它支持多用户、多任务环境,并广泛应用于服务器、桌面计算机以及嵌入式设备中[^1]。它的设计基于 Unix 操作系统的理念,因此也被称为类 Unix 系统。 #### 安装与配置 安装 Linux 可以通过多种发行版完成,比如 Ubuntu、CentOS 或 Fedora。这些发行版提供了图形化界面和命令行工具来简化用户的操作体验。推荐新手从 Ubuntu 开始尝试,因为它拥有友好的社区和支持文档[^2]。 #### 文件系统结构 理解 Linux 文件系统层次标准 (FHS, Filesystem Hierarchy Standard) 对于管理文件非常重要。主要目录及其用途如下: - `/` —— 根目录,整个文件系统的起点。 - `/home/username` —— 用户个人数据存储位置。 - `/etc` —— 配置文件存放处。 - `/var` —— 日志和其他可变数据保存区域。 - `/tmp` —— 临时文件路径。 #### Shell 和基本命令 Shell 是用户与操作系统交互的主要方式之一,在终端输入指令即可执行相应功能。一些常用的 shell 命令包括但不限于: - `ls`: 查看当前目录下的文件列表。 - `cd`: 更改工作目录。 - `cp`: 复制文件或目录。 - `mv`: 移动或者重命名文件。 - `rm`: 删除文件或目录。 下面是一个简单的脚本示例用于展示如何批量删除指定扩展名的文件: ```bash #!/bin/bash find /path/to/directory -type f -name "*.log" -exec rm -f {} \; ``` #### 权限管理 权限控制是保障系统安全的关键部分。每项资源都关联有读(r)、写(w)、执行(x)三种访问级别,并分配给三类主体——属主(owner),组(group),以及其他(others)[^3]。 #### 软件包管理和更新 大多数现代 Linux 发行版本提供软件包管理系统以便轻松安装、卸载应用程序。例如 apt-get/apt(适用于 Debian 衍生品如 Ubuntu), yum(dnf)(针对 RedHat/CentOS/Fedora)等工具可以用来获取最新程序补丁并保持系统稳定运行状态良好。 ---
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