Linux in Cで共有メモリを使用する方法


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私のプロジェクトの1つに少し問題があります。

私は共有メモリを使用してよく文書化された例を見つけようとしましfork()たが、成功しませんでした。

:基本的なシナリオは、ユーザーがプログラムを起動したときに、私は、共有メモリ内の2つの値格納する必要があるということですCURRENT_PATHのchar *file_nameにもあるのchar *を

コマンド引数に応じて、新しいプロセスが開始され、file_name変数は読み取り専用であるがfork()、そのプロセスは共有メモリに格納されているcurrent_path変数を読み取り、変更する必要があります。

あなたが私に指示することができるサンプルコード(可能な場合)を含む共有メモリに関する良いチュートリアルはありますか?


1
プロセスの代わりにスレッドの使用を検討できます。その後、メモリ全体がそれ以上のトリックなしで共有されます。
elomage 2014

以下の回答では、両方のSystem V IPCメカニズムについて説明していますshmget()。(aka )mmap()による純粋なアプローチ— POSIXでは定義されていません。POSIXもあり、共有メモリオブジェクトを管理します。[…続き…]MAP_ANONMAP_ANONYMOUSMAP_ANONshm_open()shm_close()
ジョナサンレフラー

[…続き...]これらには、System V IPC共有メモリと同じ利点があります。共有メモリオブジェクトは、それを作成するプロセスの存続期間を超えて(一部のプロセスが実行されるまでshm_unlink())存続mmap()できます。MAP_SHAREDデータ(およびMAP_ANON永続性を排除)。の仕様のRationaleセクションに完全な例がありshm_open()ます。
Jonathan Leffler

回答:


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そこの2つのアプローチがある:shmgetmmap。私は約話しましょうmmap、それは、より現代的で柔軟なので、が、あなたは見てとることができますman shmgetまたはこのチュートリアルをあなたはかなり古いスタイルのツールを使用したい場合)。

このmmap()関数を使用して、高度にカスタマイズ可能なパラメーターでメモリバッファーを割り当て、アクセスとアクセス許可を制御し、必要に応じてファイルシステムストレージでそれらをバックアップできます。

次の関数は、プロセスがその子と共有できるメモリ内バッファーを作成します。

#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);
}

以下は、上で定義した関数を使用してバッファーを割り当てるプログラムの例です。親プロセスはメッセージを書き込み、フォークして、その子がバッファを変更するのを待ちます。どちらのプロセスも共有メモリを読み書きできます。

#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);
  }
}

52
これが、Linuxが経験の浅い開発者にとって非常に苛立たしい理由です。マニュアルページには実際の使用方法が説明されておらず、サンプルコードはありません。:(
bleepzter

47
ははは、私はあなたが何を言っているのか知っていますが、マンページを読むことに慣れていないからです。私がそれらを読むことを学び、それらに慣れると、それらは特定のデモンストレーションを伴うお粗末なチュートリアルよりもさらに有用になりました。私はオペレーティングシステムコースで、試験中に参照用のマンページのみを使用して10/10を取得したことを覚えています。
slezica

18
shmget本当に昔ながらであり、いくつかは、共有メモリを行うには非推奨、道を言う...より良い使用するmmapshm_open、通常のファイル、または単にMAP_ANONYMOUS
R .. GitHub ICE HELPING ICEの停止

4
@Mark @R皆さん、正解です。今後の参考のために、回答の中で指摘しておきます。
slezica

4
さて、どういうわけかこの答えが人気になったので、一読に値するようにしました。4年しかかかりませんでした
slezica

26

共有メモリの例は次のとおりです。

#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;
}

手順:

  1. ftokを使用してパス名とプロジェクト識別子をSystem V IPCキーに変換する

  2. 共有メモリセグメントを割り当てるshmgetを使用します。

  3. shmatを使用して、shmidで識別された共有メモリセグメントを呼び出しプロセスのアドレス空間にアタッチします。

  4. メモリ領域の操作を行います

  5. shmdtを使用して切り離す


6
NULLを使用する代わりに、なぜvoid *に0をキャストするのですか?
クレマンPEAU

ただし、このコードは共有メモリの削除を処理しません。プログラムが終了した後、1を経由してのipcrm -m 0手動で削除する必要がある
bumfo

12

これらは、共有メモリを使用するためのものです

#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);

8

このコードサンプルを試してみて、テストしました。ソース: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; 
} 

2
これは良いコードですが、クライアントが共有メモリセグメントに(別のプロセスを使用shmgetshmatて、別のプロセスから)アクセスする方法を示していないと思いますが、これは共有メモリの要点の一部です... =(
エタールコホモロジー

7

mmapの例を次に示します。

#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;                                                                                        
}                                                                                                     

openファイルI / Oオーバーヘッドを追加します。shm_open代わりに使用してください。
osvein

1
@ Spookbuster、shm_openの一部の実装では、内部でopen()が呼び出されるため、評価に同意する必要があります。次に例を示します。code.woboq.org
Leo

一部のshm_open()実装は内部でopen()を使用しますが、POSIXではshm_open()によって生成されるファイル記述子の要件が低くなっています。たとえば、実装では、shm_open()ファイル記述子のread()やwrite()などのI / O関数をサポートする必要はありません。特定の実装では、open()では作成できないshm_open()を最適化できます。mmap()だけを使用する場合は、shm_open()を使用する必要があります。
osvein

ほとんどのLinux-glibcセットアップでは、tmpfsを使用してshm_open()をバックアップすることにより、このような最適化を行っています。通常、同じtmpfsにはopen()を介してアクセスできますが、そのパスを知るポータブルな方法はありません。shm_open()を使用すると、移植可能な方法でその最適化を使用できます。POSIXは、shm_open()がopen()よりもパフォーマンスが向上する可能性を提供します。すべての実装がその可能性を利用するわけではありませんが、open()よりもパフォーマンスが低下することはありません。しかし、open()が常にオーバーヘッドを追加するという私の主張は広すぎることに同意します。
osvein
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