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linux 共享内存 读写

Linux 共享内存读写基础概念

共享内存是一种进程间通信(IPC)机制,允许多个进程访问同一块物理内存区域。这种机制提供了高效的通信方式,因为数据不需要在进程之间复制,而是直接在内存中共享。

相关优势

  1. 高效性:数据不需要在进程间复制,减少了CPU和内存的开销。
  2. 低延迟:由于数据直接在内存中访问,延迟非常低。
  3. 灵活性:可以用于各种类型的数据交换,包括大型数据结构。

类型

Linux中常用的共享内存API包括:

  • System V IPC:通过shmget, shmat, shmdt, shmctl等函数实现。
  • POSIX共享内存:通过shm_open, mmap, munmap, shm_unlink等函数实现。

应用场景

  • 多进程数据处理:多个进程需要同时访问和处理同一份数据。
  • 高性能服务器:如Web服务器、数据库服务器等,需要快速交换数据。
  • 实时系统:需要低延迟的数据交换。

示例代码

System V IPC 共享内存读写示例

写入进程:

代码语言:txt
复制
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    key_t key = ftok("shmfile", 65);
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666|IPC_CREAT);
    char *str = (char*) shmat(shmid, (void*)0, 0);

    strcpy(str, "Hello, World!");
    printf("Data written in memory: %s\n", str);

    shmdt(str);
    return 0;
}

读取进程:

代码语言:txt
复制
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    key_t key = ftok("shmfile", 65);
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666|IPC_CREAT);
    char *str = (char*) shmat(shmid, (void*)0, 0);

    printf("Data read from memory: %s\n", str);

    shmdt(str);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    return 0;
}

POSIX 共享内存读写示例

写入进程:

代码语言:txt
复制
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main() {
    int shm_fd = shm_open("/my_shm", O_CREAT | O_RDWR, 0666);
    ftruncate(shm_fd, 1024);
    char *str = (char*) mmap(0, 1024, PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);

    strcpy(str, "Hello, POSIX!");
    printf("Data written in memory: %s\n", str);

    munmap(str, 1024);
    close(shm_fd);
    shm_unlink("/my_shm");
    return 0;
}

读取进程:

代码语言:txt
复制
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int shm_fd = shm_open("/my_shm", O_RDONLY, 0666);
    char *str = (char*) mmap(0, 1024, PROT_READ, MAP_SHARED, shm_fd, 0);

    printf("Data read from memory: %s\n", str);

    munmap(str, 1024);
    close(shm_fd);
    return 0;
}

常见问题及解决方法

  1. 权限问题
    • 问题:进程无法访问共享内存段。
    • 解决方法:确保共享内存段的权限设置正确,使用chmodchown命令修改权限。
  • 内存泄漏
    • 问题:共享内存段未被正确释放,导致内存泄漏。
    • 解决方法:确保在进程结束时调用shmdt(System V)或munmap(POSIX)并使用shmctl(System V)或shm_unlink(POSIX)删除共享内存段。
  • 数据不一致
    • 问题:多个进程同时读写共享内存导致数据不一致。
    • 解决方法:使用信号量或其他同步机制(如互斥锁)来保护共享内存的访问。

通过以上方法和示例代码,可以有效管理和使用Linux中的共享内存资源。

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