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運用Linux實現(xiàn)進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧(linux給進程傳遞數(shù)據(jù))

在 Linux 系統(tǒng)中，進程間通信（IPC）是非常重要的一部分。進程間通信指的是不同進程之間進行數(shù)據(jù)交換的過程。進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧是一種重要的進程通信方法，通過它可以實現(xiàn)進程之間的數(shù)據(jù)傳遞，使進程之間的數(shù)據(jù)交換更加高效、安全和可靠。下面，我們就來介紹一下如何。

一、Linux 下的進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧簡介

Linux 下的進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧主要包括管道、消息隊列、共享內(nèi)存和信號等。它們都是使用進程間通信技術(shù)實現(xiàn)的，但是具體實現(xiàn)方式有所不同。下面，我們來逐一介紹這幾種技巧。

1. 管道

管道是一種單向通信方式，其本質(zhì)上是一個緩沖區(qū)，可以用來實現(xiàn)進程之間的數(shù)據(jù)傳輸。管道分為匿名管道和命名管道兩種方式。

（1）匿名管道：只存在于創(chuàng)建它的進程和它創(chuàng)建的子進程之間，可以用于進程間的簡單通信。

（2）命名管道：存在于文件系統(tǒng)中，可以被多個進程以只讀或只寫的方式打開，用于進程間的復(fù)雜通信。

2. 消息隊列

消息隊列是一種常用的進程間通信機制，其目的是允許不同進程之間交換數(shù)據(jù)，克服了管道只能傳輸無格式字節(jié)流數(shù)據(jù)的限制。使用消息隊列傳輸消息時，其內(nèi)部是通過一個緩沖隊列來實現(xiàn)的，支持多個進程之間的消息傳輸。

3. 共享內(nèi)存

共享內(nèi)存是一種高速的進程間通信方式。使用共享內(nèi)存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)時，其內(nèi)部是通過將同一個物理內(nèi)存映射到多個進程的虛擬地址空間中來實現(xiàn)的，多個進程可以共享這個內(nèi)存區(qū)域，以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸。

4. 信號

信號是 Linux 下的一種基本進程間通信機制。它是 Linux 內(nèi)核和應(yīng)用程序之間進行通信的主要方式之一，通過向進程發(fā)送信號來通知它們發(fā)生了某些特定的事件。常見的信號包括進程終止信號、中斷信號和定時器信號等。

二、Linux 下進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧的應(yīng)用場景

Linux 下的進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧可以應(yīng)用于多種場景，如網(wǎng)絡(luò)通信、多線程編程以及分布式系統(tǒng)等方面。下面我們來逐一介紹這些場景。

1. 網(wǎng)絡(luò)通信

在網(wǎng)絡(luò)通信中，進程間通信技術(shù)是必不可少的。使用進程間通信技術(shù)可以實現(xiàn)進程之間的數(shù)據(jù)傳遞，使得進程之間的數(shù)據(jù)交換更加高效、安全和可靠。常見的應(yīng)用場景包括服務(wù)器端程序、客戶端程序以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等。

2. 多線程編程

在多線程編程中，多個線程之間需要進行數(shù)據(jù)共享和協(xié)調(diào)。使用進程間通信技術(shù)可以實現(xiàn)多個線程之間的數(shù)據(jù)交換和消息傳遞，以實現(xiàn)線程之間的協(xié)作和數(shù)據(jù)同步。常見的應(yīng)用場景包括多線程數(shù)據(jù)處理、線程池管理以及多線程任務(wù)隊列等。

3. 分布式系統(tǒng)

在分布式系統(tǒng)中，進程間通信技術(shù)是構(gòu)建分布式系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。使用進程間通信技術(shù)可以實現(xiàn)不同計算機節(jié)點之間的數(shù)據(jù)共享和消息傳遞，以實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)處理和協(xié)調(diào)。常見的應(yīng)用場景包括分布式計算、分布式數(shù)據(jù)庫以及分布式存儲等。

三、Linux 下進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧的實現(xiàn)

在 Linux 系統(tǒng)中，實現(xiàn)進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧需要使用到相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用和庫函數(shù)。以下是常見的幾種實現(xiàn)方法。

1. 管道

在 Linux 系統(tǒng)中，可以使用 pipe 系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建匿名管道，并使用 read 和 write 系統(tǒng)調(diào)用在兩個進程之間傳遞數(shù)據(jù)。命名管道可以通過 mkfifo 系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建，進程可以通過文件 I/O 函數(shù)來進行讀寫操作。

2. 消息隊列

在 Linux 系統(tǒng)中，可以使用 msgget 系統(tǒng)調(diào)用來創(chuàng)建消息隊列，并使用 msgsnd 和 msgrcv 系統(tǒng)調(diào)用在進程之間傳遞消息。msgget 系統(tǒng)調(diào)用用于創(chuàng)建或訪問一個已經(jīng)存在的消息隊列，msgsnd 系統(tǒng)調(diào)用用于向消息隊列發(fā)送消息，msgrcv 系統(tǒng)調(diào)用用于從消息隊列中接收消息。

3. 共享內(nèi)存

在 Linux 系統(tǒng)中，可以使用 shmget 系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建共享內(nèi)存區(qū)域，并使用 shmat 和 shmdt 系統(tǒng)調(diào)用將共享內(nèi)存區(qū)域映射到進程的虛擬地址空間中。shmget 系統(tǒng)調(diào)用用于創(chuàng)建或訪問一個共享內(nèi)存區(qū)域，shmat 系統(tǒng)調(diào)用用于將共享內(nèi)存區(qū)域映射到進程的虛擬地址空間中，shmdt 系統(tǒng)調(diào)用用于取消共享內(nèi)存區(qū)域的映射。

4. 信號

在 Linux 系統(tǒng)中，可以使用 kill 系統(tǒng)調(diào)用向指定的進程發(fā)送信號。kill 系統(tǒng)調(diào)用可以向指定的進程發(fā)送任意用戶定義的信號，例如進程終止信號、中斷信號和定時器信號等。進程可以通過信號處理函數(shù)來響應(yīng)接收到的信號。

四、

是一種非常重要的通信技術(shù)，可以用于各種應(yīng)用場景，如網(wǎng)絡(luò)通信、多線程編程以及分布式系統(tǒng)等。在 Linux 系統(tǒng)中，管道、消息隊列、共享內(nèi)存和信號都是常用的進程通信機制。通過合理的選用和使用這些技巧，可以實現(xiàn)進程間的高效、安全和可靠的數(shù)據(jù)傳遞。因此，對于 Linux 系統(tǒng)開發(fā)人員來說，熟練使用進程間傳遞數(shù)據(jù)技巧是必備的技能之一。

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教科書里的Linux代碼例子都已作古，所以看到的代碼不能當真，領(lǐng)會意思就行了

比如以前的init進程的啟動代碼

execve(init_filename,argv_init,envp_init);

現(xiàn)在改為

static void run_init_process(char *init_filename)

{

argv_init = init_filename;

kernel_execve(init_filename, argv_init, envp_init);

}

好的，聰明人就發(fā)現(xiàn)，linux內(nèi)核中調(diào)用用戶空間的程序可以使用init這樣的方式，調(diào)用 kernel_execve

不過內(nèi)核還是提供了更好的輔助接口call_usermodehelper，自然最后也是調(diào)用kernel_execve

調(diào)用特定的內(nèi)核函數(shù)（系統(tǒng)調(diào)用）是 GNU/Linux 中軟件開發(fā)的原本就有的組成部分。但如果方向反過來呢，內(nèi)核空間調(diào)用用戶空間？確實有一些有這種特性的應(yīng)用程序需要每天使用。例如，當內(nèi)核找到一個設(shè)備，這時需要加載某個模塊，進程如何處理？動態(tài)模塊加載在內(nèi)核通過 usermode-helper 進程進行。

讓我們從探索 usermode-helper 應(yīng)用程序編程接口（API）以及在內(nèi)核中使用的例子開始。然后，使用 API 構(gòu)造一個示例應(yīng)用程序，以便更好地理解其工作原理與局限。

usermode-helper API

usermode-helper API 是個很簡單的 API，其選項為用戶熟知。例如，要創(chuàng)建一個用戶空間進程，通常只要設(shè)置名稱為 executable，選項都為 executable，以及一組環(huán)境變量（指向 execve 主頁）念橋。創(chuàng)建內(nèi)核進程也是一樣。但由于創(chuàng)建內(nèi)核空間進程，還需要設(shè)置一些額外選項。

內(nèi)核版本

本文探討的是 2.6.27 版內(nèi)核的 usermode-helper API。

表 1 展示的是 usermode-helper API 中一組關(guān)鍵的內(nèi)核函數(shù)

表 1. usermode-helper API 中的核心函數(shù)

API 函數(shù)

描述

call_usermodehelper_setup 準備 user-land 調(diào)用的處理函數(shù)

call_usermodehelper_setkeys 設(shè)置 helper 的會話密鑰

call_usermodehelper_setcleanup 為 helper 設(shè)置一個清空函數(shù)

call_usermodehelper_stdinpipe 為 helper 創(chuàng)建 stdin 管道

call_usermodehelper_exec 調(diào)用 user-land

表 2 中還有一些簡化函仔嫌猛數(shù)，它們封裝了的幾個內(nèi)者斗核函數(shù)（用一個調(diào)用代替多個調(diào)用）。這些簡化函數(shù)在很多情況下都很有用，因此盡可能使用他們。

表 2. usermode-helper API 的簡化

API 函數(shù)

描述

call_usermodehelper 調(diào)用 user-land

call_usermodehelper_pipe 使用 stdin 管道調(diào)用 user-land

call_usermodehelper_keys 使用會話密鑰調(diào)用 user-land

讓我們先瀏覽一遍這些核心函數(shù)，然后探索簡化函數(shù)提供了哪些功能。核心 API 使用了一個稱為subprocess_info 結(jié)構(gòu)的處理函數(shù)引用進行操作。該結(jié)構(gòu)（可在 ./kernel/kmod.c 中找到）了給定的 usermode-helper 實例的所有必需元素。該結(jié)構(gòu)引用從 call_usermodehelper_setup 調(diào)用返回。該結(jié)構(gòu)（以及后續(xù)調(diào)用）將會在 call_usermodehelper_setkeys（用于存儲憑證）、call_usermodehelper_setcleanup 以及 call_usermodehelper_stdinpipe 的調(diào)用中進一步配置。最后，一旦配置完成，就可通過調(diào)用 call_usermodehelper_exec 來調(diào)用配置好的用戶模式應(yīng)用程序。

聲明

該方法提供了一個從內(nèi)核調(diào)用用戶空間應(yīng)用程序必需的函數(shù)。盡管這項功能有合理用途，還應(yīng)仔細考慮是否需要其他實現(xiàn)。這是一個方法，但其他方法會更合適。

核心函數(shù)提供了更大程度的控制，其中 helper 函數(shù)在單個調(diào)用中完成了大部分工作。管道相關(guān)調(diào)用（call_usermodehelper_stdinpipe 和 helper 函數(shù) call_usermodehelper_pipe）創(chuàng)建了一個相聯(lián)管道供 helper 使用。具體地說，創(chuàng)建了管道（內(nèi)核中的文件結(jié)構(gòu)）。用戶空間應(yīng)用程序?qū)艿揽勺x，內(nèi)核對管道可寫。對于本文，核心轉(zhuǎn)儲只是使用 usermode-helper 管道的應(yīng)用程序。在該應(yīng)用程序（./fs/exec.c do_coredump()）中，核心轉(zhuǎn)儲通過管道從內(nèi)核空間寫到用戶空間。

這些函數(shù)與 sub_processinfo 以及 subprocess_info 結(jié)構(gòu)的細節(jié)之間的關(guān)系如圖 1 所示。

圖 1. Usermode-helper API 關(guān)系

表 2 中的簡化函數(shù)內(nèi)部執(zhí)行 call_usermodehelper_setup 函數(shù)和 call_usermodehelper_exec 函數(shù)。表 2 中最后兩個調(diào)用分別調(diào)用的是 call_usermodehelper_setkeys 和 call_usermodehelper_stdinpipe?？梢栽?./kernel/kmod.c 找到 call_usermodehelper_pipe 和 call_usermodehelper 的代碼，在 ./include/linux/kmod.h 中找到 call_usermodhelper_keys 的代碼。

為什么要從內(nèi)核調(diào)用用戶空間應(yīng)用程序？

現(xiàn)在讓我們看一看 usermode-helper API 所使用的內(nèi)核空間。表 3 提供的并不是專門的應(yīng)用程序列表，而是一些有趣應(yīng)用的示例。

表 3. 內(nèi)核中的 usermode-helper API 應(yīng)用程序

應(yīng)用程序

源文件位置

內(nèi)核模塊調(diào)用 ./kernel/kmod.c

電源管理 ./kernel/sys.c

控制組 ./kernel/cgroup.c

安全密匙生成 ./security/keys/request_key.c

內(nèi)核事件交付 ./lib/kobject_uevent.c

最直接的 usermode-helper API 應(yīng)用程序是從內(nèi)核空間加載內(nèi)核模塊。request_module 函數(shù)封裝了 usermode-helper API 的功能并提供了簡單的接口。在一個常用的模塊中，內(nèi)核指定一個設(shè)備或所需服務(wù)并調(diào)用 request_module 來加載模塊。通過使用 usermode-helper API，模塊通過 modprobe 加載到內(nèi)核（應(yīng)用程序通過 request_module 在用戶空間被調(diào)用）。

與模塊加載類似的應(yīng)用程序是設(shè)備熱插拔（在運行時添加或刪除設(shè)備）。該特性是通過使用 usermode-helper API，調(diào)用用戶空間的 /in/hotplug 工具實現(xiàn)的。

關(guān)于 usermode-helper API 的一個有趣的應(yīng)用程序（通過 request_module）是文本搜索 API（./lib/textsearch.c）。該應(yīng)用程序在內(nèi)核中提供了一個可配置的文本搜索基礎(chǔ)架構(gòu)。該應(yīng)用程序使用 usermode-helper API 將搜索算法當作可加載模塊進行動態(tài)加載。在 2.6.30 內(nèi)核版本中，支持三個算法，包括 Boyer-Moore（./lib/ts_bm.c），簡單固定狀態(tài)機方法（./lib/ts_f.c），以及 Knuth-Morris-Pratt 算法（./lib/ts_kmp.c）。

usermode-helper API 還支持 Linux 按照順序關(guān)閉系統(tǒng)。當需要系統(tǒng)關(guān)閉電源時，內(nèi)核調(diào)用用戶空間的 /in/poweroff 命令來完成。其他應(yīng)用程序如表 3 所示，表中附有其源文件位置。

Usermode-helper API 內(nèi)部

在 kernel/kmod.c 中可以找到 usermode-helper API 的源代碼和 API（展示了主要的用作內(nèi)核空間的內(nèi)核模塊加載器）。這個實現(xiàn)使用 kernel_execve 完成臟工作（dirty work）。請注意 kernel_execve是在啟動時開啟 init 進程的函數(shù)，而且未使用 usermode-helper API。

usermode-helper API 的實現(xiàn)相當簡單直觀（見圖 2）。usermode-helper 從調(diào)用call_usermodehelper_exec 開始執(zhí)行（它用于從預(yù)先配置好的 subprocess_info 結(jié)構(gòu)中清除用戶空間應(yīng)用程序）。該函數(shù)接受兩個參數(shù)：subprocess_info 結(jié)構(gòu)引用和一個枚舉類型（不等待、等待進程中止及等待進程完全結(jié)束）。subprocess_info（或者是，該結(jié)構(gòu)的 work_struct 元素）然后被壓入工作隊列（khelper_wq），然后隊列異步執(zhí)行調(diào)用。

圖 2. usermode-helper API 內(nèi)部實現(xiàn)

當一個元素放入 khelper_wq 時，工作隊列的處理函數(shù)就被調(diào)用（本例中是__call_usermodehelper），它在 khelper 線程中運行。該函數(shù)從將 subprocess_info 結(jié)構(gòu)出隊開始，此結(jié)構(gòu)包含所有用戶空間調(diào)用所需信息。該路徑下一步取決于 wait 枚舉變量。如果請求者想要等整個進程結(jié)束，包含用戶空間調(diào)用（UMH_WAIT_PROC）或者是根本不等待（UMH_NO_WAIT），那么會從 wait_for_helper 函數(shù)創(chuàng)建一個內(nèi)核線程。否則，請求者只是等待用戶空間應(yīng)用程序被調(diào)用（UMH_WAIT_EXEC），但并不完全。這種情況下，會為____call_usermodehelper() 創(chuàng)建一個內(nèi)核線程。

在 wait_for_helper 線程中，會安裝一個 SIGCHLD 信號處理函數(shù)，并為 ____call_usermodehelper 創(chuàng)建另一個內(nèi)核線程。但在 wait_for_helper 線程中，會調(diào)用 sys_wait4 來等待____call_usermodehelper 內(nèi)核線程（由 SIGCHLD 信號指示）結(jié)束。然后線程執(zhí)行必要的清除工作（為UMH_NO_WAIT 釋放結(jié)構(gòu)空間或簡單地向 call_usermodehelper_exec() 回送一個完成報告）。

函數(shù) ____call_usermodehelper 是實際讓應(yīng)用程序在用戶空間啟動的地方。該函數(shù)首先解鎖所有信號并設(shè)置會話密鑰環(huán)。它還安裝了 stdin 管道（如果有請求）。進行了一些安裝以后，用戶空間應(yīng)用程序通過 kernel_execve（來自 kernel/syscall.c）被調(diào)用，此文件包含此前定義的 path、argv 清單（包含用戶空間應(yīng)用程序名稱）以及環(huán)境。當該進程完成后，此線程通過調(diào)用 do_exit() 而產(chǎn)生。

該進程還使用了 Linux 的 completion，它是像信號一樣的操作。當 call_usermodehelper_exec 函數(shù)被調(diào)用后，就會聲明 completion。當 subprocess_info 結(jié)構(gòu)放入 khelper_wq 后，會調(diào)用wait_for_completion（使用 completion 變量作為參數(shù)）。請注意此變量會存儲到 subprocess_info 結(jié)構(gòu)作為 complete 字段。當子線程想要喚醒 call_usermodehelper_exec 函數(shù)，會調(diào)用內(nèi)核方法complete，并判斷來自 subprocess_info 結(jié)構(gòu)的 completion 變量。該調(diào)用會解鎖此函數(shù)使其能繼續(xù)?？梢栽?include/linux/completion.h 中找到 API 的實現(xiàn)。

應(yīng)用程序示例

現(xiàn)在，讓我們看看 usermode-helper API 的簡單應(yīng)用。首先看一下標準 API，然后學(xué)習(xí)如何使用 helper 函數(shù)使事情更簡單。

在該例中，首先開發(fā)了一個簡單的調(diào)用 API 的可加載內(nèi)核模塊。清單 1 展示了樣板模塊功能，定義了模塊入口和出口函數(shù)。這兩個函數(shù)根據(jù)模塊的 modprobe（模塊入口函數(shù)）或 inod（模塊入口函數(shù)），以及 rmmod（模塊出口函數(shù)）被調(diào)用。

清單 1. 模塊樣板函數(shù)

#include

MODULE_LICENSE( “GPL” );

static int __init mod_entry_func( void )

{

return umh_test();

}

static void __exit mod_exit_func( void )

{

return;

}

module_init( mod_entry_func );

module_exit( mod_exit_func );

usermode-helper API 的使用如清單 2 所示，其中有詳細描述。函數(shù)開始是聲明所需變量和結(jié)構(gòu)。以subprocess_info 結(jié)構(gòu)開始，它包含所有的執(zhí)行用戶空間調(diào)用的信息。該調(diào)用在調(diào)用call_usermodehelper_setup 時初始化。下一步，定義參數(shù)列表，使 argv 被調(diào)用。該列表與普通 C 程序中的 argv 列表類似，定義了應(yīng)用程序（數(shù)組之一個元素）和參數(shù)列表。需要 NULL 終止符來提示列表末尾。請注意這里的 argc 變量（參數(shù)數(shù)量）是隱式的，因為 argv 列表的長度已經(jīng)知道。該例中，應(yīng)用程序名是 /usr/bin/logger，參數(shù)是 help!，然后是 NULL 終止符。下一個所需變量是環(huán)境數(shù)組（envp）。該數(shù)組是一組定義用戶空間應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境的參數(shù)列表。本例中，定義一些常用的參數(shù)，這些參數(shù)用于定義 shell 并以 NULL 條目結(jié)束。

清單 2. 簡單的 usermode_helper API 測試

static int umh_test( void )

{

struct subprocess_info *sub_info;

char *argv = { “/usr/bin/logger”, “help!”, NULL };

static char *envp = {

“HOME=/”,

“TERM=linux”,

“PATH=/in:/bin:/usr/in:/usr/bin”, NULL };

sub_info = call_usermodehelper_setup( argv, argv, envp, GFP_ATOMIC );

if (sub_info == NULL) return -ENOMEM;

return call_usermodehelper_exec( sub_info, UMH_WAIT_PROC );

}

下一步，調(diào)用 call_usermodehelper_setup 來創(chuàng)建已初始化的 subprocess_info 結(jié)構(gòu)。請注意使用了先前初始化的變量以及指示用于內(nèi)存初始化的 GFP 屏蔽第四個參數(shù)。在安裝函數(shù)內(nèi)部，調(diào)用了kzalloc（分配內(nèi)核內(nèi)存并清零）。該函數(shù)需要 GFP_ATOMIC 或 GFP_KERNEL 標志（前者定義調(diào)用不可以休眠，后者定義可以休眠）?？焖贉y試新結(jié)構(gòu)（即，非 NULL）后，使用 call_usermodehelper_exec 函數(shù)繼續(xù)調(diào)用。該函數(shù)使用 subprocess_info 結(jié)構(gòu)以及定義是否等待的枚舉變量（在 “Usermode-helper API 內(nèi)部” 一節(jié)中有描述）。全部完成！模塊一旦加載，就可以在 /var/log/messages 文件中看到信息。

還可以通過 call_usermodehelper API 函數(shù)進一步簡化進程，它同時執(zhí)行 call_usermodehelper_setup和 call_usermodehelper_exec 函數(shù)。如清單 3 所示，它不僅刪除函數(shù)，還消除了調(diào)用者管理subprocess_info 結(jié)構(gòu)的必要性。

清單 3. 更簡單的 usermode-helper API 測試

static int umh_test( void )

{

char *argv = { “/usr/bin/logger”, “help!”, NULL };

static char *envp = {

“HOME=/”,

“TERM=linux”,

“PATH=/in:/bin:/usr/in:/usr/bin”, NULL };

return call_usermodehelper( argv, argv, envp, UMH_WAIT_PROC );

}

架構(gòu)師進階：Linux進程間如何共享內(nèi)存

共享內(nèi)存 IPC 原理

共享內(nèi)存進程間通信機制主要用于實現(xiàn)進程間大量的數(shù)據(jù)傳輸，下圖所示為進程間使用芹汪共享內(nèi)存實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D：

640

共享內(nèi)存是在內(nèi)存中單獨開辟的一段內(nèi)存空間，這段內(nèi)存空間有自己特有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括訪問權(quán)限、大小和最近訪問的時間等。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下：

from /usr/include/linux/shm.h

struct shmid_ds {

struct ipc_perm shm_perm; /* operation perms 操作權(quán)限 */

int shm_segsz; /* size of segment (bytes) 段長度大小 */

__kernel_time_t shm_atime; /* last attach time 最近attach時間 */

__kernel_time_t shm_dtime; /* last detach time 最近detach時間 */

__kernel_time_t shm_ctime; /* last change time 最近change時間 */

__kernel_ipc_pid_t shm_cpid; /* pid of creator 創(chuàng)建者pid */

__kernel_ipc_pid_t shm_lpid; /* pid of last operator 最近操作pid */

unsigned short shm_nattch; /* no. of current attaches */

unsigned short shm_unused; /* compatibility */

void *shm_unused2; /* ditto – used by DIPC */

void *shm_unused3; /* unused */|

};

兩個進程在使用此共享內(nèi)存空間之前，需要在進程地址空間與共享內(nèi)存空間之間建立聯(lián)系，即將共享內(nèi)存空間掛載到進程中。

系統(tǒng)對共享內(nèi)存做了以下限制：

#define SHMMAX 0x/* max shared seg size (bytes) 更大共享段大小 */

#define SHMMIN 1 /* min shared seg size (bytes) 最小共享段大小 */

#define SHMMNI 4096 /* max num of segs system wide */

#define SHMALL (SHMMAX/getpagesize()*(SHMMNI/16))|

define SHMSEG SHMMNI /* max shared segs per process */

Linux 共享內(nèi)存管理

1.創(chuàng)建共享內(nèi)存

#include #include

* 之一個參數(shù)為 key 值，一般由 ftok() 函數(shù)產(chǎn)生

* 第二個參數(shù)為欲創(chuàng)建的共享內(nèi)存段大小(單位為字節(jié))

* 第三個參數(shù)用來標識共享內(nèi)存段的創(chuàng)建標識

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

2.共享內(nèi)存控制

#include #include

* 之一個參數(shù)為要操作的共享內(nèi)存標識符

* 第二個參數(shù)為要執(zhí)行的操作

* 第三個參數(shù)為 shmid_ds 結(jié)構(gòu)的臨時共享內(nèi)存變量信息

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

3.映射共享內(nèi)存對象

系統(tǒng)調(diào)用 shmat() 函數(shù)實現(xiàn)將一個共享內(nèi)存段映射到調(diào)悶宴用進程的數(shù)據(jù)段中，并返回內(nèi)存空間首地址，其函數(shù)聲明如下：

#include

* 之一個參數(shù)為要操作的共享內(nèi)存標識符

* 第二個參數(shù)用來指定共享內(nèi)存的映射地址，非0則為此參數(shù)，為0的話由系統(tǒng)分配

* 第三個參數(shù)用來指定共享內(nèi)存段的訪問權(quán)限和映射條件

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

4.分離共享內(nèi)存對象

在使用完畢共享內(nèi)存空間后，需要使用 shmdt() 函數(shù)調(diào)用將其與當前進程分離。函數(shù)聲明如下：嫌罩仔

#include

* 參數(shù)為分配的共享內(nèi)存首地址

int shmdt(const void *shmaddr);

共享內(nèi)存在父子進程間遵循的約定

1.使用 fork() 函數(shù)創(chuàng)建一個子進程后，該進程繼承父親進程掛載的共享內(nèi)存。

2.如果調(diào)用 exec() 執(zhí)行一個新的程序，則所有掛載的共享內(nèi)存將被自動卸載。

3.如果在某個進程中調(diào)用了 exit() 函數(shù)，所有掛載的共享內(nèi)存將與當前進程脫離關(guān)系。

程序?qū)嵗?/p>

申請一段共享內(nèi)存，父進程在首地址處存入一整數(shù)，子進程讀出。

#include

#define SHM_SIZE 1024

int main()

{

int shm_id, pid;

int *ptr = NULL;

/* 申請共享內(nèi)存 */

shm_id = shmget((key_t)1004, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0600);

/* 映射共享內(nèi)存到進程地址空間 */

ptr = (int*)shmat(shm_id, 0, 0);

printf(“Attach addr is %p “, ptr);

*ptr = 1004;

printf(“The Value of Parent is : %d “, *ptr);

if((pid=fork()) == -1){

perror(“fork Err”);

exit(0);

}

else if(!pid){

printf(“The Value of Child is : %d “, *ptr);

exit(0);

}else{

sleep(1);

/* 解除映射 */

shmdt(ptr);

/* 刪除共享內(nèi)存 */

shmctl(shm_id, IPC_RMID, 0);

}

return 0;

}

輸出結(jié)果：

640

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在linux編程中若一個用戶程序希望將一組數(shù)據(jù)傳遞給kernel有幾種方式

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