共享内存 - ShareMemory内存共享 - 《Ezeta的知识库》

1.基本原理
2.实现方式
- 2.1函数
  - int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)
define IPCKEY 0x344378 //宏定义
2.2部分数据结构

Java没有实现，这里用C/C++讲解

1.基本原理

共享内存的原理很简单，就是开辟一段物理内存，然后可以让进程的虚拟内存一部分都映射到这同一块内存。
这个是Linux内核的功能，IPC（进程通信）的一部分
关于虚拟内存的概述，mmap介绍里有详细解释。

2.实现方式

2.1函数

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

开辟内存（获取内存Id）

key_t key：内存关键字，相当于唯一Id，可以用0或者IPC_PRIVATE来匿名创建。自定义通常使用ftok()函数来想系统获取key值，这个key其实是IPC对象的key，IPC系统有不同的实现，MQ和SM相应的IPC对象都有这个key。

//一般用法 IPC_PRIVATE//匿名创建

define IPCKEY 0x344378 //宏定义
ftok(pathname,0x03)//通过设定一个文件路径，再提供一个八进制数字想系统获取,原理是将数字和文件索引号十六进制拼接，如果文件删除或变化就，key就会变化，所以推荐宏定义。
size_t size 申请的内存大小，字节为单位，但是大小为页大小的倍数，参数可以不是倍数，但返回的大小会补成倍数
int shmflg 这个是共享内存的标识：它们的功能与open()的O_CREAT和O_EXCL相当
IPC_CREAT 如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则打开操作。 IPC_EXCL 只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误。
如果单独使用IPC_CREAT，shmget()函数要么返回一个已经存在的共享内存的操作符，要么返回一个新建的共享内存的标识符。
```
如果将IPC_CREAT和IPC_EXCL标志一起使用，shmget()将返回一个新建的共享内存的标识符；如果该共享内存已存在，则返回-1。
 IPC_EXEL标志本身并没有太大的意义，但是和IPC_CREAT标志一起使用可以用来保证所得的对象是新建的，而不是打开已有的对象。
```

真正的用法是将上述的标识符合权限标识（数字）用或运算组合

IPC_CREAT | 0777
IPC_CREAT | 0600

这个权限标识就是Linux当中文件的权限数字标识，这里不做解释了。

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

通过Id获取指针
shmid：上面的函数返回的就是内存的Id
shmaddr：指定共享内存出现在进程内存地址的什么位置，通常设为NULL，内核自行选择
shmflg：SHM_RDONLY为只读模式，其他为读写模式
返回：内存地址头部指针

int shmdt(const void *shmaddr);

释放进程与内存的绑定
shmaddr：上面函数返回的指针
返回：0成功，-1出错，原因会在errno中

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

对共享内存的一些操作：
shmid：Id，不消解释
cmd：
IPC_STAT：得到共享内存的状态，把共享内存的shmid_ds结构复制到buf中
IPC_SET：改变共享内存的状态，把buf所指的shmid_ds结构中的uid、gid、mode复制到共享内存的shmid_ds结构内
IPC_RMID：删除这片共享内存
buf：共享内存管理结构体。具体说明参见共享内存内核结构定义部分
共享内存不会随着程序结束而自动消除，要么调用shmctl删除，要么自己用手敲命令ipcrm去删除，否则永远留在系统中。

2.2部分数据结构

struct shmid_ds

shmid_ds数据结构表示每个新建的共享内存。当shmget()创建了一块新的共享内存后，返回一个可以用于引用该共享内存的shmid_ds数据结构的标识符。

#include </linux/shm.h>
struct shmid_ds { 
    struct ipc_perm    shm_perm;      /* operation perms */ 
    int                shm_segsz;     /* size of segment (bytes) */ 
    __kernel_time_t    shm_atime;     /* last attach time */ 
    __kernel_time_t    shm_dtime;     /* last detach time */ 
    __kernel_time_t    shm_ctime;     /* last change time */ 
    __kernel_ipc_pid_t shm_cpid;      /* pid of creator */ 
    __kernel_ipc_pid_t shm_lpid;      /* pid of last operator */ 
    unsigned short     shm_nattch;    /* no. of current attaches */ 
    unsigned short     shm_unused;    /* compatibility */ 
    void               *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */ 
    void               *shm_unused3; /* unused */ 
};

struct ipc_perm

对于每个IPC对象，系统共用一个struct ipc_perm的数据结构来存放权限信息，以确定一个ipc操作是否可以访问该IPC对象。

struct ipc_perm {  
    __kernel_key_t   key;  
    __kernel_uid_t   uid;  
    __kernel_gid_t   gid;  
    __kernel_uid_t   cuid;  
    __kernel_gid_t   cgid;  
    __kernel_mode_t mode;  
    unsigned short   seq;  
};

ps:也可使用 ipcrm -m shmid的形式删除共享内存，但是如果有其他的进程在使用共享内存，则不会真正的删除共享内存，但会把共享内存的状态（使用ipcs -m查看status）制为dest，该动作是系统维护的。此时共享内能可以使用，当最后一个的进程结束或是不挂载共享内存时，共享内存则会自动删除。

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