进程、线程和进程间通信课程 Day7学习要点总结

最新推荐文章于 2025-12-15 15:14:09 发布
原创 最新推荐文章于 2025-12-15 15:14:09 发布 · 623 阅读 · 12 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
文章标签：

#学习

一、内存映射（mmap）技术

（一）内存映射概念

将磁盘文件与内存中的缓冲区建立映射关系，使进程可直接访问内存如同访问文件，无需调用传统的 read/write 函数。

（二）mmap () 优点

  • 实现用户空间与内核空间的高效数据交互
  • 减少数据拷贝次数，提升 I/O 效率
  • 支持多进程共享文件数据

（三）mmap () 函数定义与参数

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
  • addr：指定映射内存地址（通常设为 NULL，由系统自动分配）
  • length：映射区域字节数（必须 > 0）
  • prot：内存访问权限（PROT_READ/WRITE/EXEC/NONE）
  • flags：映射标志（MAP_SHARED/PRIVATE/FIXED/ANONYMOUS）
  • fd：映射文件句柄（匿名映射时为 - 1）
  • offset：文件映射偏移量（需为 0 或 4K 整数倍）

（四）使用注意事项

  1. 映射创建时隐含一次文件读操作，将数据载入内存
  2. MAP_SHARED 模式下，映射权限需≤文件打开权限
  3. 映射区释放与文件关闭无关，文件可提前关闭
  4. 映射文件大小必须 > 0，否则访问会报错
  5. 偏移量需为 0 或 4K 倍数，否则报非法参数错误
  6. 映射大小可大于文件，但仅能访问文件对应内存区域
  7. mmap 出错概率高，必须检查返回值（五）映射种类与代码示例
1. 基于文件的映射
  •  基于文件的内存映射写操作示例
#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(){
    void *addr;  // 定义映射区首地址指针
    int fd;      // 定义文件描述符
    
    // 以读写模式打开文件"test"
    fd = open("test", O_RDWR);
    if(fd < 0){
        perror("open");  // 打开失败时打印错误信息
        return 0;
    }
    
    // 获取文件长度
    int len = lseek(fd, 0, SEEK_END);
    
    // 创建内存映射区
    addr = mmap(NULL, 2048, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(addr == MAP_FAILED){
        perror("mmap");  // 映射失败时打印错误信息
        return 0;
    }
    
    close(fd);  // 关闭文件，映射区仍可使用
    
    // 向映射区写入数据，每个字节写入'a'
    int i = 0;
    while(i < 2048){
        memcpy((addr + i), "a", 1);
        i++;
        sleep(1);  // 每秒写入一个字节
    }
}
  • 基于文件的内存映射读操作示例 
    #include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(){
    void *addr;
    int fd;
    
    fd = open("test", O_RDWR);
    if(fd < 0){
        perror("open");
        return 0;
    }
    
    int len = lseek(fd, 0, SEEK_END);
    
    // 创建与写操作相同的映射区
    addr = mmap(NULL, 2048, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(addr == MAP_FAILED){
        perror("mmap");
        return 0;
    }
    
    close(fd);
    
    // 循环读取映射区数据
    while(1){
        printf("read=%s\n", (char*)(addr));
        sleep(1);  // 每秒读取一次
    }
}
    2. 匿名映射 - 父子进程通信示例
    #include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>

int main(){
    void *addr;
    
    // 创建匿名映射区，不依赖文件
    addr = mmap(NULL, 2048, PROT_READ | PROT_WRITE, 
                MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
    if(addr == MAP_FAILED){
        perror("mmap");
        return 0;
    }
    
    pid_t pid;
    pid = fork();  // 创建子进程
    
    if(pid < 0){
        perror("fork");
        return 0;
    }
    else if(pid > 0){
        // 父进程向映射区写入数据
        memcpy(addr, "1234567890", 10);
        wait(NULL);  // 等待子进程结束
    } else {
        // 子进程延迟1秒后读取数据
        sleep(1);
        printf("read father val=%s\n", (char *)addr);
    }
    
    munmap(addr, 2048);  // 释放映射区
}

    （六）内存映射释放函数 munmap

    int munmap(void *addr, size_t length);
  • 成功返回 0，失败返回 - 1
  • 需传入 mmap 返回的首地址和映射长度

二、System V 共享内存

（一）IPC 基础概念

  • IPC 对象：包括共享内存、消息队列、信号灯集
  • Key：唯一标识 IPC 对象，通过 ftok 生成
  • ID：创建后生成的唯一标识符
  • 特性：创建后持续存在，需显式删除

（二）共享内存使用步骤

  1. 生成 key：通过ftok函数基于文件和项目 ID 生成唯一键
  2. 创建共享内存：shmget函数创建指定大小的共享内存
  3. 映射到进程：shmat函数将共享内存映射到进程地址空间
  4. 数据操作：直接通过指针读写共享内存
  5. 撤销映射：shmdt函数取消进程对共享内存的映射
  6. 删除共享内存：shmctl函数删除内核中的共享内存对象

（三）核心函数详解

1. ftok 函数（生成 Key）
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *path, int proj_id);
  • 参数：path 为存在的文件路径，proj_id 为 1-255 的数字
  • 返回：成功返回 key，失败返回 - 1
2. shmget 函数（创建 / 打开共享内存）
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, int size, int shmflg);
  • 参数：key 为关联键，size 为内存大小，shmflg 为标志位（如 IPC_CREAT|0666）
  • 返回：成功返回共享内存 ID，失败返回 - 1
3. shmat 函数（映射共享内存）
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
  • 参数：shmid 为共享内存 ID，shmaddr 为映射地址（NULL 自动映射），shmflg 为标志位
  • 返回：成功返回映射地址，失败返回 (void *)-1
4. shmdt 函数（撤销映射）
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmdt(void *shmaddr);
  • 参数：shmaddr 为映射地址
  • 返回：成功返回 0，失败返回 - 1
5. shmctl 函数（控制共享内存）
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
  • 参数：shmid 为 ID，cmd 为操作类型（IPC_STAT/SET/RMID），buf 为属性指针
  • 返回：成功返回 0，失败返回 - 1

（四）代码示例集

1. 生成 Key 并创建共享内存
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

int main(){
    key_t key;
    int shmid;
    
    // 通过ftok生成key
    key = ftok("keytest", 100);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        return 0;
    }
    printf("key=%x\n", key);  // 打印生成的key值
    
    // 创建共享内存
    shmid = shmget(key, 512, IPC_CREAT | 0666);
    if(shmid < 0){
        perror("shmget");
        return 0;
    }
    printf("shmid=%d\n", shmid);  // 打印共享内存ID
}
2. 向共享内存写入数据
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

int main(){
    key_t key;
    int shmid;
    char *buf;  // 指向共享内存的指针
    
    key = ftok("keytest", 100);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        return 0;
    }
    
    shmid = shmget(key, 512, IPC_CREAT | 0666);
    if(shmid < 0){
        perror("shmget");
        return 0;
    }
    
    // 映射共享内存到进程地址空间
    buf = shmat(shmid, NULL, 0);
    if(buf < 0){
        perror("shmat");
        return 0;
    }
    
    // 向共享内存写入字符串
    strcpy(buf, "hello world");
}
3. 从共享内存读取数据
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

int main(){
    key_t key;
    int shmid;
    char *buf;
    
    key = ftok("keytest", 100);
    if(key < 0){
        perror("ftok");
        return 0;
    }
    
    // 打开已存在的共享内存(不使用IPC_CREAT)
    shmid = shmget(key, 512, 0666);
    if(shmid < 0){
        perror("shmget");
        return 0;
    }
    
    buf = shmat(shmid, NULL, 0);
    if(buf < 0){
        perror("shmat");
        return 0;
    }
    
    // 读取共享内存数据并打印
    printf("share mem=%s\n", buf);
    
    shmdt(buf);  // 撤销映射
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);  // 删除共享内存
}

（五）命令行操作

  • 查看共享内存：ipcs -m
  • 删除共享内存：ipcrm -m shmid

（六）共享内存特性

  • 进程间最高效的通信方式，直接读写内存
  • 在内核空间创建，可映射到用户空间
  • 需要配合同步机制（如信号量）避免竞争
  • 创建后持续存在，需显式删除

三、关键示意图说明

  1. 内存映射原理示意图：展示进程地址空间与磁盘文件的映射关系，包括文本段、数据段、堆、栈与映射区的位置分布
  2. 映射区访问错误示意图：说明超出文件大小或非法偏移量访问时引发的 SIGSEGV（段错误）和 SIGBUS（总线错误）
  3. 共享内存命令输出示例：展示ipcs命令输出的共享内存列表，包括键、ID、拥有者、权限等信息
【零散知识点总结2】
weixin_44543307的博客
03-09 6628
大部分知识点来源于网络，知道的可以在评论区贴上来源喔 内容涵盖：MySQL、Spring、Spring Boot、Spring Cloud、RabbitMQ、Kafka、 Linux 等技术栈 零散知识点总结2MySQLMySQL 中有哪几种锁？MySQL 中有哪些不同的表格？简述在 MySQL 数据库中 MyISAM 和 InnoDB 的区别 MySQL MySQL 中有哪几种锁？ 1、表级锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。 2、行级锁：开销大，加锁慢；会出现
javase学习笔记，学习时间一个月，发布笔记进度1/3
m0_60726300的博客
04-10 2189
1. Java基本语法 1.1 语言概述 1.1.1 整体语言概述 1.1.2 Java语言概述 1.1.2.1 基础常识 软件：即一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令集合。分为系统软件和应用软件 系统软件：Windows，mac os，linux，unix，android，ios，… 应用软件：word，ppt，画图板 人机交互方式：图形化界面vs命令行方式 应用程序=算法+数据结构 1.1.2.2 计算机语言的发展迭代史 第一代：机器语言 第二代：汇编语言 第三代：高级语言 面向过程：C，P
进程、线程和进程间通信课程 Day6学习要点总结
m0_74283670的博客
06-24 913
进程间通信（InterProcess Communication，IPC）是指进程与进程之间交换信息的过程。
进程、线程和进程间通信课程 Day2学习要点总结
m0_74283670的博客
06-20 741
文档主要分为三个部分：exec 函数族、守护进程（Daemon Process）和 GDB 调试多进程程序。
进程、线程和进程间通信课程 Day5学习要点总结
m0_74283670的博客
06-24 960
命令查看线程信息的结果，列出了当前程序中的三个线程（ID 为 1、2、3），以及每个线程的目标 ID 和当前执行的帧。此截图显示了在 GDB 中设置断点（第 5 行）并运行程序后，线程停在断点处的情况，表明调试器成功捕获到线程的执行。后重新运行程序，此时只有当前线程（Thread 2）停在断点 处，其他线程被暂停，便于单独调试当前线程。命令切换到 ID 为 3 的线程后，调试器切换到该线程的执行上下文， 并停在该线程的断点处。该截图显示了设置线程调度锁为。
进程、线程和进程间通信课程 Day1学习要点总结
m0_74283670的博客
06-20 1051
程序：存放在磁盘上的指令和数据的有序集合（静态文件）。进程：执行程序时分配资源的总称，是程序的一次执行过程（动态过程）。
进程、线程和进程间通信课程 Day3学习要点总结
m0_74283670的博客
06-22 1133
包括线程的创建、结束、参数传递、回收、分离等知识点，以及相关的代码示例和编译错误分析.
进程、线程和进程间通信课程 Day4学习要点总结
m0_74283670的博客
06-22 912
本章是线程的取消 、清理，互斥和同步，以及互斥锁、读写锁和死锁的内容。
进程、线程和进程间通信 DAY1笔记
weixin_66422840的博客
03-23 111
day01 进程的创建和回收
【操作系统-Day 18】进程与线程：从概念到实战，一文彻底搞懂如何选择
吴师兄大模型的博客
08-18 1139
在操作系统中，进程和线程是两个绕不开的核心概念，它们是并发编程的基石，也是面试中的高频考点。经过前面多篇文章的铺垫，我们已经分别探讨了进程的生命周期、调度算法以及线程的实现模型。然而，许多同学对它们之间的关系依然感到模糊：“它们到底有什么区别？又有什么联系？在我的项目中，究竟该用多进程还是多线程？” 本文作为第二阶段“进程与线程管理”的收官之作，旨在彻底厘清进程与线程的“恩怨情仇”。我们将从核心定义出发，通过生动的比喻、多维度的深度对比，最终落脚于实际的场景选择，助你构建一幅清晰、完整、可应用的知识图谱。
C 语言Day 01 学习总结
猪猪侠
11-19 1068
【代码】C 语言Day 01 学习总结。
深入解析day14_多线程编程技术要点
多线程间通信通常使用wait()、notify()和notifyAll()方法。这些方法定义在Object类中，因此所有的Java对象都可以使用这些方法来进行线程间的协作。 ### 线程池 为了减少线程创建和销毁的开销，可以使用线程池。...
【实时采集系统稳定性保障】：心跳检测+自动恢复机制设计的7个工程实践要点
[【实时采集系统稳定性保障】：心跳检测+自动恢复机制设计的7个工程实践要点](https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/20230227110145/Heartbeat-Detection-In-Network-failures.png) # 1. 实时采集...
探索Python进阶之路：第26天核心要点
2. **多进程编程**：学习如何创建和管理Python中的进程，了解进程间通信的方法。 3. **正则表达式**：掌握正则表达式的语法和使用方法，用于字符串模式匹配和处理。 4. **测试框架**：介绍Python中的单元测试框架...
运放学习笔记
Z97371539的博客
12-13 542
单电源运放是指仅使用单一电源电压（例如，+5V）和地（0V）作为电源供给的运放。也就是说，它只需要一个正电压和地作为参考电压，而不需要负电压。
Android学Dart学习笔记第十四节 库和导库
weixin_44656996的博客
12-15 536
其他语言中的访问修饰符关键字提供了更细粒度的控制，而Dart使用下划线和基于库的隐私提供了直接的配置机制，有助于高效实现动态访问，并改进了树抖动（死代码消除）。库不仅提供api，还是隐私的单位：以下划线（_）开头的标识符只在库内部可见。当你导入的多个库中，使用了相同的类名时，可以为库起个别名，使用 别名.类名 明确指定所引用的类。使用import来指定如何在另一个库的作用域中使用来自一个库的命名空间。带有通配符_的导入前缀是不绑定的，但可以访问该库中的非私有扩展。
学习笔记095——Ubuntu 安装 lrzsz 服务？
code__bee的博客
12-10 414
lrzsz是一款基于协议的文件传输工具集，专门用于在终端环境下实现本地与远程服务器之间的文件上传和下载，是 Linux/Unix 运维和开发场景中常用的轻量级工具。
Kamailio的学习
2301_79965178的博客
12-12 595
摘要：本文详细介绍了Kamailio SIP服务器的架构与配置。Kamailio是一款支持高并发、多协议的高性能SIP服务器，采用模块化设计，包含150多个功能模块。文章从配置文件结构（全局参数、模块设置、路由区块）入手，深入解析其多进程模型、Epoll多路复用机制、共享内存和锁定系统等底层实现。重点阐述了Kamailio处理SIP消息的完整流程，包括请求/响应处理、进程间通信等核心机制，并展示了通过kamcmd命令查看进程状态的实践示例。
后端springboot框架入门学习--第一篇
最新发布
m0_65853019的博客
12-15 512
的。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
表情包 代码片
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值