Linux进程间如何实现共享内存通信
这次我们来讲一下linux进程通信中重要的通信方式：共享内存作为linux软件开发攻城狮，进程间通信是必须熟练掌握的重要技能，而共享内存是在程序开发中常用的也是重要的一种进程间通信方式。
下面我们就来聊一聊linux下进程间如何实现共享内存通信，有哪些方式？
1、基本概念
unix 和 linux
unix和linux是两种不同的操作系统，它们的主要区别在以下几个方面：
历史：unix是最早的商业化操作系统之一，最初由贝尔实验室开发，而linux则是由linus torvalds于1991年开发的开源操作系统。
源代码：unix的源代码是私有的，需要购买授权才能使用和修改，而linux是开源的，任何人都可以自由地访问、使用和修改其源代码。
可移植性：由于unix的代码是私有的，因此它们在不同的硬件平台之间的可移植性较差。而linux的源代码是开放的，因此它可以在多种硬件平台上运行。
发行版：unix有多个商业和非商业版本，如solaris、aix、hp-ux等，每个版本都有自己的特点和功能。而linux则有许多不同的发行版，如ubuntu、debian、red hat、fedora等。
命令行工具：unix和linux有许多相同的命令行工具和命令，如ls、grep、awk等，但也有一些不同之处。
总的来说，unix和linux都是基于unix哲学的操作系统，但它们在源代码、可移植性、发行版和命令行工具等方面有所不同。
system v 和 posix
system v和posix是两种不同的操作系统标准，它们的区别在以下几个方面：
历史背景：system v最初是由at&t开发的unix版本，而posix是ieee为了保证不同unix系统的兼容性而开发的标准。
体系结构：system v是一种具体的操作系统，而posix则是一种操作系统接口标准。因此，system v具有更多的操作系统特定功能，而posix的接口更为通用，适用于多种不同类型的unix系统。
文件系统：system v和posix的文件系统不同。system v使用名为“inode”的数据结构来描述文件和目录，而posix则使用名为“文件描述符”的整数来表示打开的文件。
shell：system v和posix的shell也不同。system v的shell是bourne shell，而posix的shell是bourne-again shell（bash）。
网络支持：system v和posix的网络支持也不同。system v使用tcp/ip协议栈，而posix使用套接字（socket）接口。
2、system v ipc 和 posix ipc
system v ipc（interprocess communication）和posix ipc都是用于在不同进程间进行通信的机制，但它们之间有几个区别：
编程接口：system v ipc和posix ipc的编程接口不同。system v ipc使用ipc对象（如信号量、共享内存和消息队列）来实现进程间通信，而posix ipc使用命名对象（如命名信号量、命名共享内存和命名管道）。
可移植性：posix ipc是由ieee posix标准定义的，因此posix ipc是可移植的，可在不同的操作系统上使用。而system v ipc是由system v操作系统提供的，因此不同的操作系统可能实现不同，因此在跨平台时可能会有问题。
接口和实现：system v ipc的接口和实现是紧密耦合的，而posix ipc的接口和实现是松散耦合的。这意味着在posix ipc中，接口和实现是独立的，因此可以在实现中进行更改，而不影响接口，这使得在不同的系统上实现相同的接口变得更容易。
特性：system v ipc提供的特性比posix ipc多，例如，system v ipc提供了消息队列，而posix ipc则没有。另一方面，posix ipc提供了诸如命名管道之类的特性，而system v ipc则没有。
综上所述，system v ipc和posix ipc都有其优点和缺点。在选择使用哪种ipc机制时，需要根据具体应用场景和需求进行权衡。
3、共享内存实现方式
在linux下，共享内存可以使用system v ipc机制或posix ipc机制实现。
使用system v ipc机制：
使用shmget()函数创建共享内存区域并获取其标识符。使用shmat()函数将共享内存区域附加到进程地址空间中。使用shmdt()函数将共享内存区域从进程地址空间中分离。使用shmctl()函数控制共享内存区域的属性和状态。
使用posix ipc机制：
使用shm_open()函数创建共享内存区域并获取其文件描述符。使用ftruncate()函数调整共享内存区域的大小。使用mmap()函数将共享内存区域映射到进程地址空间中。使用munmap()函数解除共享内存区域与进程地址空间的映射关系。使用shm_unlink()函数删除共享内存区域的文件名并释放资源。
system v ipc机制实现共享内存
以下是一个使用system v ipc机制实现共享内存的简单例程，它展示了如何创建、附加和分离共享内存区域。
#include #include #include #include #include #define shm_size 1024 // 共享内存大小int main() { int shmid; char *shmaddr; char s8readbuf[1024] = {0}; key_t key = ftok(., 's'); // 获取共享内存标识符 if (key == -1) { perror(ftok); exit(1); } // 创建共享内存区域 shmid = shmget(key, shm_size, ipc_creat | 0666); if (shmid == -1) { perror(shmget); exit(1); } // 将共享内存区域附加到进程地址空间中 shmaddr = shmat(shmid, null, 0); if (shmaddr == (char *) -1) { perror(shmat); exit(1); }#if 1 // 在共享内存中写入数据 strncpy(shmaddr, hello, world!, shm_size);#else // 读数据 // memcpy(s8readbuf, shmaddr, 1024); // printf(s8readbuf:%s, s8readbuf);#endif // 分离共享内存区域 if (shmdt(shmaddr) == -1) { perror(shmdt); exit(1); } return 0;} 在上面的例程中，我们首先使用ftok()函数生成一个key值作为共享内存的标识符。然后使用shmget()函数创建共享内存区域，shmaddr指向共享内存区域的起始地址。最后使用shmdt()函数分离共享内存区域。
posix ipc机制实现共享内存
以下是一个使用posix ipc机制实现共享内存的简单例程，它展示了如何创建、映射和解除映射共享内存区域。
#include #include #include #include #include #include #define shm_size 1024 // 共享内存大小#define shm_name /myshm // 共享内存名称int main() { int fd; char *shmaddr; char s8readbuf[1024] = {0}; const char *msg = hello, world!; // 创建共享内存区域 fd = shm_open(shm_name, o_creat | o_rdwr, 0666); if (fd == -1) { perror(shm_open); exit(1); } // 调整共享内存区域的大小 if (ftruncate(fd, shm_size) == -1) { perror(ftruncate); exit(1); } // 映射共享内存区域到进程地址空间中 shmaddr = mmap(null, shm_size, prot_read | prot_write, map_shared, fd, 0); if (shmaddr == map_failed) { perror(mmap); exit(1); }#if 1 // 在共享内存中写入数据 strncpy(shmaddr, msg, shm_size);#else // 读数据 // memcpy(s8readbuf, shmaddr, 1024); // printf(s8readbuf:%s, s8readbuf);#endif // 解除共享内存区域与进程地址空间的映射关系 if (munmap(shmaddr, shm_size) == -1) { perror(munmap); exit(1); } // 删除共享内存区域的文件名并释放资源 if (shm_unlink(shm_name) == -1) { perror(shm_unlink); exit(1); } return 0;} 在上面的例程中，我们使用shm_open()函数创建一个共享内存区域，然后使用ftruncate()函数调整共享内存区域的大小。接着，我们使用mmap()函数将共享内存区域映射到进程地址空间中，并使用strncpy()函数在共享内存中写入数据。最后，我们使用munmap()函数解除共享内存区域与进程地址空间的映射关系，并使用shm_unlink()函数删除共享内存区域的文件名并释放资源。
小结
通过上面的示例希望对小伙伴们在共享内存通信编程中有所帮助，学会如何使用共享内存通信，并灵活运用于日常的编程中。共享内存方式的通信必须熟练掌握与应用。
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1、基本概念
unix 和 linux
unix和linux是两种不同的操作系统，它们的主要区别在以下几个方面：
历史：unix是最早的商业化操作系统之一，最初由贝尔实验室开发，而linux则是由linus torvalds于1991年开发的开源操作系统。
源代码：unix的源代码是私有的，需要购买授权才能使用和修改，而linux是开源的，任何人都可以自由地访问、使用和修改其源代码。
可移植性：由于unix的代码是私有的，因此它们在不同的硬件平台之间的可移植性较差。而linux的源代码是开放的，因此它可以在多种硬件平台上运行。
发行版：unix有多个商业和非商业版本，如solaris、aix、hp-ux等，每个版本都有自己的特点和功能。而linux则有许多不同的发行版，如ubuntu、debian、red hat、fedora等。
命令行工具：unix和linux有许多相同的命令行工具和命令，如ls、grep、awk等，但也有一些不同之处。
总的来说，unix和linux都是基于unix哲学的操作系统，但它们在源代码、可移植性、发行版和命令行工具等方面有所不同。
system v 和 posix
system v和posix是两种不同的操作系统标准，它们的区别在以下几个方面：
历史背景：system v最初是由at&t开发的unix版本，而posix是ieee为了保证不同unix系统的兼容性而开发的标准。
体系结构：system v是一种具体的操作系统，而posix则是一种操作系统接口标准。因此，system v具有更多的操作系统特定功能，而posix的接口更为通用，适用于多种不同类型的unix系统。
文件系统：system v和posix的文件系统不同。system v使用名为“inode”的数据结构来描述文件和目录，而posix则使用名为“文件描述符”的整数来表示打开的文件。
shell：system v和posix的shell也不同。system v的shell是bourne shell，而posix的shell是bourne-again shell（bash）。
网络支持：system v和posix的网络支持也不同。system v使用tcp/ip协议栈，而posix使用套接字（socket）接口。
2、system v ipc 和 posix ipc
system v ipc（interprocess communication）和posix ipc都是用于在不同进程间进行通信的机制，但它们之间有几个区别：
编程接口：system v ipc和posix ipc的编程接口不同。system v ipc使用ipc对象（如信号量、共享内存和消息队列）来实现进程间通信，而posix ipc使用命名对象（如命名信号量、命名共享内存和命名管道）。
可移植性：posix ipc是由ieee posix标准定义的，因此posix ipc是可移植的，可在不同的操作系统上使用。而system v ipc是由system v操作系统提供的，因此不同的操作系统可能实现不同，因此在跨平台时可能会有问题。
接口和实现：system v ipc的接口和实现是紧密耦合的，而posix ipc的接口和实现是松散耦合的。这意味着在posix ipc中，接口和实现是独立的，因此可以在实现中进行更改，而不影响接口，这使得在不同的系统上实现相同的接口变得更容易。
特性：system v ipc提供的特性比posix ipc多，例如，system v ipc提供了消息队列，而posix ipc则没有。另一方面，posix ipc提供了诸如命名管道之类的特性，而system v ipc则没有。
综上所述，system v ipc和posix ipc都有其优点和缺点。在选择使用哪种ipc机制时，需要根据具体应用场景和需求进行权衡。
3、共享内存实现方式
在linux下，共享内存可以使用system v ipc机制或posix ipc机制实现。
使用system v ipc机制：
使用shmget()函数创建共享内存区域并获取其标识符。使用shmat()函数将共享内存区域附加到进程地址空间中。使用shmdt()函数将共享内存区域从进程地址空间中分离。使用shmctl()函数控制共享内存区域的属性和状态。
使用posix ipc机制：
使用shm_open()函数创建共享内存区域并获取其文件描述符。使用ftruncate()函数调整共享内存区域的大小。使用mmap()函数将共享内存区域映射到进程地址空间中。使用munmap()函数解除共享内存区域与进程地址空间的映射关系。使用shm_unlink()函数删除共享内存区域的文件名并释放资源。
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以下是一个使用system v ipc机制实现共享内存的简单例程，它展示了如何创建、附加和分离共享内存区域。
#include #include #include #include #include #define shm_size 1024 // 共享内存大小int main() { int shmid; char *shmaddr; char s8readbuf[1024] = {0}; key_t key = ftok(., 's'); // 获取共享内存标识符 if (key == -1) { perror(ftok); exit(1); } // 创建共享内存区域 shmid = shmget(key, shm_size, ipc_creat | 0666); if (shmid == -1) { perror(shmget); exit(1); } // 将共享内存区域附加到进程地址空间中 shmaddr = shmat(shmid, null, 0); if (shmaddr == (char *) -1) { perror(shmat); exit(1); }#if 1 // 在共享内存中写入数据 strncpy(shmaddr, hello, world!, shm_size);#else // 读数据 // memcpy(s8readbuf, shmaddr, 1024); // printf(s8readbuf:%s, s8readbuf);#endif // 分离共享内存区域 if (shmdt(shmaddr) == -1) { perror(shmdt); exit(1); } return 0;} 在上面的例程中，我们首先使用ftok()函数生成一个key值作为共享内存的标识符。然后使用shmget()函数创建共享内存区域，shmaddr指向共享内存区域的起始地址。最后使用shmdt()函数分离共享内存区域。
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#include #include #include #include #include #include #define shm_size 1024 // 共享内存大小#define shm_name /myshm // 共享内存名称int main() { int fd; char *shmaddr; char s8readbuf[1024] = {0}; const char *msg = hello, world!; // 创建共享内存区域 fd = shm_open(shm_name, o_creat | o_rdwr, 0666); if (fd == -1) { perror(shm_open); exit(1); } // 调整共享内存区域的大小 if (ftruncate(fd, shm_size) == -1) { perror(ftruncate); exit(1); } // 映射共享内存区域到进程地址空间中 shmaddr = mmap(null, shm_size, prot_read | prot_write, map_shared, fd, 0); if (shmaddr == map_failed) { perror(mmap); exit(1); }#if 1 // 在共享内存中写入数据 strncpy(shmaddr, msg, shm_size);#else // 读数据 // memcpy(s8readbuf, shmaddr, 1024); // printf(s8readbuf:%s, s8readbuf);#endif // 解除共享内存区域与进程地址空间的映射关系 if (munmap(shmaddr, shm_size) == -1) { perror(munmap); exit(1); } // 删除共享内存区域的文件名并释放资源 if (shm_unlink(shm_name) == -1) { perror(shm_unlink); exit(1); } return 0;} 在上面的例程中，我们使用shm_open()函数创建一个共享内存区域，然后使用ftruncate()函数调整共享内存区域的大小。接着，我们使用mmap()函数将共享内存区域映射到进程地址空间中，并使用strncpy()函数在共享内存中写入数据。最后，我们使用munmap()函数解除共享内存区域与进程地址空间的映射关系，并使用shm_unlink()函数删除共享内存区域的文件名并释放资源。
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