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进程同步之共享内存

  • 一个进程内可以有多个线程，进程内的多个线程可以共享当前进程的资源
  • 进程共享计算机资源
  • 在某种程度上，多进程是共同使用物理内存的
  • 由于操作系统的进程管理，进程间的内存空间是独立的
  • 进程默认是不能访问进程空间之外的内存空间的，但是通过共享内存就可以打破这样的限制，有了共享内存，进程就可以通过页表映射到同样的一片内存中去

进程同步之共享内存

共享内存的方法

  • 共享存储允许不相关的进程访问同一片物理内存
  • 共享内存是两个进程之间共享和传递数据最快的方式
  • 共享内存未提供同步机制，需要借助其他机制管理访问

使用共享内存大概的四个步骤

  • 申请共享内存
  • 连接到进程空间
  • 使用共享内存
  • 脱离进程共建&删除

例子

  • 客户端 -> 共享内存 -> 服务端
#ifndef __COMMON_H__
#define __COMMON_H__

#define TEXT_LEN 2048

// 共享内存的数据结构
struct ShmEntry{
    // 是否可以读取共享内存，用于进程间同步
    bool can_read;
    // 共享内存信息
    char msg[2048]; 
};

#endif

#include "common.h"

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

#include <iostream>

int main()
{
    // 共享内存的结构体
    struct ShmEntry *entry;

    // 1. 申请共享内存
    int shmid = shmget((key_t)1111, sizeof(struct ShmEntry), 0666|IPC_CREAT);
    if (shmid == -1){
        std::cout << "Create share memory error!" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 2. 连接到当前进程空间/使用共享内存
    entry = (ShmEntry*)shmat(shmid, 0, 0);
    entry->can_read = 0;
    while (true){
        if (entry->can_read == 1){
            std::cout << "Received message: " << entry->msg << std::endl;
            entry->can_read = 0;
        }else{
            std::cout << "Entry can not read. Sleep 1s." << std::endl;
            sleep(1);
        }
    }
    // 3. 脱离进程空间
    shmdt(entry);

    // 4. 删除共享内存 
    shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);

    return 0;
}

#include "common.h"

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

#include <iostream>

int main()
{
    struct ShmEntry *entry;

    // 1. 申请共享内存
    int shmid = shmget((key_t)1111, sizeof(struct ShmEntry), 0666|IPC_CREAT);
    if (shmid == -1){
        std::cout << "Create share memory error!" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 2. 连接到当前进程空间/使用共享内存
    entry = (ShmEntry*)shmat(shmid, 0, 0);
    entry->can_read = 0;
    char buffer[TEXT_LEN];
    while (true){
        if (entry->can_read == 0){
            std::cout << "Input message>>> ";
            fgets(buffer, TEXT_LEN, stdin);
            strncpy(entry->msg, buffer, TEXT_LEN);
            std::cout << "Send message: " << entry->msg << std::endl;
            entry->can_read = 1;
        }
    }
    // 3. 脱离进程空间
    shmdt(entry);

    // 4. 删除共享内存 
    shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);

    return 0;
}

export CC=gcc
export CPP=g++
export CFLAGS= -g -lpthread


CSRCS = $(wildcard *.c)  
COBJS = $(patsubst %.c, %, $(CSRCS))  
CPPSRCS = $(wildcard *.cpp)  
CPPOBJS += $(patsubst %.cpp, %, $(CPPSRCS))  


CHEADERS = $(wildcard *.h)  

OBJ = $(COBJS)
OBJ += $(CPPOBJS)

all: $(OBJ)

%:%.c $(CHEADERS)
    $(CC) $^ -o $@ $(CFLAGS)

%:%.cpp $(CHEADERS)
    $(CPP) $^ -o $@ $(CFLAGS)



clean:
    rm *.o $(OBJ)  -rf

.PHONY:clean

Success

共享存储是两个进程之间共享和传递数据最快的一种方式
共享内存未提供同步机制，需要借助其他机制管理访问
共享内存是高性能后台开发中最常用的进程同步方式