Linux系統程式設計—共享記憶體之mmap

良許Linux發表於2018-11-28

共享記憶體概念

共享記憶體是通訊效率最高的IPC方式,因為程式可以直接讀寫記憶體,而無需進行資料的拷備。但是它沒有自帶同步機制,需要配合訊號量等方式來進行同步。

共享記憶體被建立以後,同一塊實體記憶體被對映到了多個程式地址空間,當有一個程式修改了共享記憶體的資料,其餘的程式均可看見所修改的內容,反之亦然。

mmap函式

函式原型:

void *mmap(void *adrr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

返回值:

成功:返回建立的對映區首地址;

失敗:返回MAP_FAILED

具體引數含義:

addr:指向對映區的首地址,這是由系統核心所決定的,一般設為NULL;

length:欲建立的對映區大小;

prot:對映區的許可權,一般有如下幾種:

PROT_EXEC 對映區域可被執行

PROT_READ 對映區域可被讀取

PROT_WRITE 對映區域可被寫入

PROT_NONE 對映區域不能存取

flags:指對映區的標誌位,MAP_FIXED與MAP_PRIVATE必須選擇一個:

MAP_FIXED:對對映區所作的修改會反映到物理裝置,但需要呼叫msync()或者munmap();

MAP_PRIVATE:對對映區所作的修改不會反映到物理裝置。

fd:建立的對映區的檔案描述符;

offset:被對映檔案的偏移量,一般設為0,表示從頭開始對映。

mumap函式

函式原型:

int munmap(void *addr, size_t length);

函式作用:

如同malloc之後需要free一樣,mmap呼叫建立的對映區使用完畢之後,需要呼叫munmap去釋放。

例程

寫程式:

 1#include <stdio.h>
 2#include <sys/mman.h>
 3#include <sys/types.h>
 4#include <sys/stat.h>
 5#include <fcntl.h>
 6#include <unistd.h>
 7#include <string.h>
 8
 9typedef struct
10{
11    int id;
12    char name[20];
13    char gender;
14}stu;
15
16int main(int argc, char *argv[])
17{
18    stu *p = NULL;
19    int fd = 0;
20    stu student = {10, "harry", 'm'};
21
22    if (argc < 2) {
23        printf("useage: ./a.out file\n");
24        return -1;
25    }
26
27    fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, 0664);
28    if (fd == -1) {
29        printf("ERROR: open failed!\n");
30        return -1;
31    }
32    ftruncate(fd, sizeof(stu));
33
34    p = mmap(NULL, sizeof(stu), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
35    if (p == MAP_FAILED) {
36        printf("ERROR: mmap failed!\n");
37        return -1;
38    }
39
40    close(fd);
41
42    while (1) {
43        memcpy(p, &student, sizeof(stu));
44        student.id++;
45        sleep(2);
46    }
47    munmap(p, sizeof(stu));
48
49    return 0;
50}
複製程式碼

讀程式:

 1#include <stdio.h>
 2#include <sys/mman.h>
 3#include <sys/types.h>
 4#include <sys/stat.h>
 5#include <fcntl.h>
 6#include <unistd.h>
 7
 8typedef struct
 9{
10    int id;
11    char name[20];
12    char gender;
13}stu;
14
15int main(int argc, char *argv[])
16{
17    stu *p = NULL;
18    int fd = 0;
19
20    if (argc < 2) {
21        printf("useage: ./a.out file\n");
22        return -1;
23    }
24
25    fd = open(argv[1], O_RDONLY);
26    if (fd == -1) {
27        printf("ERROR: open failed!\n");
28        return -1;
29    }
30
31    p = mmap(NULL, sizeof(stu), PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
32    if (p == MAP_FAILED) {
33        printf("ERROR: mmap failed!\n");
34        return -1;
35    }
36
37    close(fd);
38
39    while (1) {
40        printf("id = %d, name = %s, gender = %c\n", p->id, p->name, p->gender);
41        sleep(2);
42    }
43
44    munmap(p, sizeof(stu));
45
46    return 0;
47}
複製程式碼

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