Cách sử dụng bộ nhớ dùng chung với Linux trong C

Tôi có một chút vấn đề với một trong những dự án của mình.

Tôi đã cố gắng tìm một ví dụ được ghi chép rõ ràng về việc sử dụng bộ nhớ dùng chung với fork()nhưng không thành công.

Về cơ bản, kịch bản là khi người dùng khởi động chương trình, tôi cần lưu trữ hai giá trị trong bộ nhớ chia sẻ: current_path là char * và tên tệp cũng là char * .

Tùy thuộc vào các đối số lệnh, một tiến trình mới được khởi động fork()và tiến trình đó cần đọc và sửa đổi biến current_path được lưu trữ trong bộ nhớ dùng chung trong khi biến file_name chỉ được đọc.

Có hướng dẫn tốt về bộ nhớ dùng chung với mã ví dụ (nếu có thể) mà bạn có thể hướng dẫn tôi không?

Có hai cách tiếp cận: shmgetvà mmap. Tôi sẽ nói về mmapnó, vì nó hiện đại và linh hoạt hơn, nhưng bạn có thể xem qua man shmget( hoặc hướng dẫn này ) nếu bạn muốn sử dụng các công cụ kiểu cũ.

Các mmap()chức năng có thể được sử dụng để phân bổ bộ đệm bộ nhớ với các thông số tùy biến cao để kiểm soát truy cập và điều khoản, và để sao chúng với lưu trữ tập tin hệ thống nếu cần thiết.

Hàm sau tạo một bộ đệm trong bộ nhớ mà một tiến trình có thể chia sẻ với các con của nó:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>

void* create_shared_memory(size_t size) {
  // Our memory buffer will be readable and writable:
  int protection = PROT_READ | PROT_WRITE;

  // The buffer will be shared (meaning other processes can access it), but
  // anonymous (meaning third-party processes cannot obtain an address for it),
  // so only this process and its children will be able to use it:
  int visibility = MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS;

  // The remaining parameters to `mmap()` are not important for this use case,
  // but the manpage for `mmap` explains their purpose.
  return mmap(NULL, size, protection, visibility, -1, 0);
}

Sau đây là một chương trình ví dụ sử dụng hàm được định nghĩa ở trên để cấp phát bộ đệm. Tiến trình mẹ sẽ viết một thông báo, fork, và sau đó đợi con của nó sửa đổi bộ đệm. Cả hai tiến trình đều có thể đọc và ghi bộ nhớ dùng chung.

#include <string.h>
#include <unistd.h>

int main() {
  char parent_message[] = "hello";  // parent process will write this message
  char child_message[] = "goodbye"; // child process will then write this one

  void* shmem = create_shared_memory(128);

  memcpy(shmem, parent_message, sizeof(parent_message));

  int pid = fork();

  if (pid == 0) {
    printf("Child read: %s\n", shmem);
    memcpy(shmem, child_message, sizeof(child_message));
    printf("Child wrote: %s\n", shmem);

  } else {
    printf("Parent read: %s\n", shmem);
    sleep(1);
    printf("After 1s, parent read: %s\n", shmem);
  }
}

Đây là một ví dụ cho bộ nhớ được chia sẻ:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

#define SHM_SIZE 1024  /* make it a 1K shared memory segment */

int main(int argc, char *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *data;
    int mode;

    if (argc > 2) {
        fprintf(stderr, "usage: shmdemo [data_to_write]\n");
        exit(1);
    }

    /* make the key: */
    if ((key = ftok("hello.txt", 'R')) == -1) /*Here the file must exist */ 
{
        perror("ftok");
        exit(1);
    }

    /*  create the segment: */
    if ((shmid = shmget(key, SHM_SIZE, 0644 | IPC_CREAT)) == -1) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }

    /* attach to the segment to get a pointer to it: */
    data = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (data == (char *)(-1)) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }

    /* read or modify the segment, based on the command line: */
    if (argc == 2) {
        printf("writing to segment: \"%s\"\n", argv[1]);
        strncpy(data, argv[1], SHM_SIZE);
    } else
        printf("segment contains: \"%s\"\n", data);

    /* detach from the segment: */
    if (shmdt(data) == -1) {
        perror("shmdt");
        exit(1);
    }

    return 0;
}

Các bước:

1. Sử dụng ftok để chuyển đổi tên đường dẫn và số nhận dạng dự án thành khóa IPC Hệ thống V

2. Sử dụng shmget phân bổ phân đoạn bộ nhớ dùng chung

3. Sử dụng shmat để đính kèm đoạn bộ nhớ chia sẻ được xác định bởi shmid vào không gian địa chỉ của quá trình gọi

4. Thực hiện các thao tác trên vùng nhớ

5. Tách bằng shmdt

Chúng bao gồm để sử dụng bộ nhớ dùng chung

#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>

int shmid;
int shmkey = 12222;//u can choose it as your choice

int main()
{
  //now your main starting
  shmid = shmget(shmkey,1024,IPC_CREAT);
  // 1024 = your preferred size for share memory
  // IPC_CREAT  its a flag to create shared memory

  //now attach a memory to this share memory
  char *shmpointer = shmat(shmid,NULL);

  //do your work with the shared memory 
  //read -write will be done with the *shmppointer
  //after your work is done deattach the pointer

  shmdt(&shmpointer, NULL);

hãy thử mẫu mã này, tôi đã thử nghiệm nó, nguồn: http://www.makelinux.net/alp/035

#include <stdio.h> 
#include <sys/shm.h> 
#include <sys/stat.h> 

int main () 
{
  int segment_id; 
  char* shared_memory; 
  struct shmid_ds shmbuffer; 
  int segment_size; 
  const int shared_segment_size = 0x6400; 

  /* Allocate a shared memory segment.  */ 
  segment_id = shmget (IPC_PRIVATE, shared_segment_size, 
                 IPC_CREAT | IPC_EXCL | S_IRUSR | S_IWUSR); 
  /* Attach the shared memory segment.  */ 
  shared_memory = (char*) shmat (segment_id, 0, 0); 
  printf ("shared memory attached at address %p\n", shared_memory); 
  /* Determine the segment's size. */ 
  shmctl (segment_id, IPC_STAT, &shmbuffer); 
  segment_size  =               shmbuffer.shm_segsz; 
  printf ("segment size: %d\n", segment_size); 
  /* Write a string to the shared memory segment.  */ 
  sprintf (shared_memory, "Hello, world."); 
  /* Detach the shared memory segment.  */ 
  shmdt (shared_memory); 

  /* Reattach the shared memory segment, at a different address.  */ 
  shared_memory = (char*) shmat (segment_id, (void*) 0x5000000, 0); 
  printf ("shared memory reattached at address %p\n", shared_memory); 
  /* Print out the string from shared memory.  */ 
  printf ("%s\n", shared_memory); 
  /* Detach the shared memory segment.  */ 
  shmdt (shared_memory); 

  /* Deallocate the shared memory segment.  */ 
  shmctl (segment_id, IPC_RMID, 0); 

  return 0; 
} 

Đây là một ví dụ về mmap:

#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

/*
 * pvtmMmapAlloc - creates a memory mapped file area.  
 * The return value is a page-aligned memory value, or NULL if there is a failure.
 * Here's the list of arguments:
 * @mmapFileName - the name of the memory mapped file
 * @size - the size of the memory mapped file (should be a multiple of the system page for best performance)
 * @create - determines whether or not the area should be created.
 */
void* pvtmMmapAlloc (char * mmapFileName, size_t size, char create)  
{      
  void * retv = NULL;                                                                                              
  if (create)                                                                                         
  {                                                                                                   
    mode_t origMask = umask(0);                                                                       
    int mmapFd = open(mmapFileName, O_CREAT|O_RDWR, 00666);                                           
    umask(origMask);                                                                                  
    if (mmapFd < 0)                                                                                   
    {                                                                                                 
      perror("open mmapFd failed");                                                                   
      return NULL;                                                                                    
    }                                                                                                 
    if ((ftruncate(mmapFd, size) == 0))               
    {                                                                                                 
      int result = lseek(mmapFd, size - 1, SEEK_SET);               
      if (result == -1)                                                                               
      {                                                                                               
        perror("lseek mmapFd failed");                                                                
        close(mmapFd);                                                                                
        return NULL;                                                                                  
      }                                                                                               

      /* Something needs to be written at the end of the file to                                      
       * have the file actually have the new size.                                                    
       * Just writing an empty string at the current file position will do.                           
       * Note:                                                                                        
       *  - The current position in the file is at the end of the stretched                           
       *    file due to the call to lseek().  
              *  - The current position in the file is at the end of the stretched                    
       *    file due to the call to lseek().                                                          
       *  - An empty string is actually a single '\0' character, so a zero-byte                       
       *    will be written at the last byte of the file.                                             
       */                                                                                             
      result = write(mmapFd, "", 1);                                                                  
      if (result != 1)                                                                                
      {                                                                                               
        perror("write mmapFd failed");                                                                
        close(mmapFd);                                                                                
        return NULL;                                                                                  
      }                                                                                               
      retv  =  mmap(NULL, size,   
                  PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mmapFd, 0);                                     

      if (retv == MAP_FAILED || retv == NULL)                                                         
      {                                                                                               
        perror("mmap");                                                                               
        close(mmapFd);                                                                                
        return NULL;                                                                                  
      }                                                                                               
    }                                                                                                 
  }                                                                                                   
  else                                                                                                
  {                                                                                                   
    int mmapFd = open(mmapFileName, O_RDWR, 00666);                                                   
    if (mmapFd < 0)                                                                                   
    {                                                                                                 
      return NULL;                                                                                    
    }                                                                                                 
    int result = lseek(mmapFd, 0, SEEK_END);                                                          
    if (result == -1)                                                                                 
    {                                                                                                 
      perror("lseek mmapFd failed");                  
      close(mmapFd);                                                                                  
      return NULL;                                                                                    
    }                                                                                                 
    if (result == 0)                                                                                  
    {                                                                                                 
      perror("The file has 0 bytes");                           
      close(mmapFd);                                                                                  
      return NULL;                                                                                    
    }                                                                                              
    retv  =  mmap(NULL, size,     
                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mmapFd, 0);                                       

    if (retv == MAP_FAILED || retv == NULL)                                                           
    {                                                                                                 
      perror("mmap");                                                                                 
      close(mmapFd);                                                                                  
      return NULL;                                                                                    
    }                                                                                                 

    close(mmapFd);                                                                                    

  }                                                                                                   
  return retv;                                                                                        
}