UNIX: взаимодействие процессов

13.7. Резюме

Разделяемая память Posix реализуется с помощью функции mmap, обсуждавшейся в предыдущей главе. Сначала вызывается функция shm_open с именем объекта Posix IPC в качестве одного из аргументов. Эта функция возвращает дескриптор, который затем передается функции mmap. Результат аналогичен отображению файла в память, но разделяемая память Posix не обязательно реализуется через файл.

Поскольку доступ к объектам разделяемой памяти может быть получен через дескриптор, для установки размера объекта используется функция ftruncate, а информация о существующем объекте (биты разрешений, идентификаторы пользователя и группы, размер) возвращается функцией fstat.

В главах, рассказывающих об очередях сообщений и семафорах Posix, мы приводили примеры их реализации через отображение в память (разделы 5.8 и 10.15). Для разделяемой памяти Posix мы этого делать не будем, поскольку реализация тривиальна. Если мы готовы использовать отображение в файл (что и сделано в Solaris и Digital Unix), shm_open реализуется через open, a shm_unlink — через unlink.

Упражнения

1. Измените программы из листингов 12.6 и 12.7 таким образом, чтобы они работали с разделяемой памятью Posix, а не с отображаемым в память файлом. Убедитесь, что результаты будут такими же, как и для отображаемого в память файла.

2. В циклах for в листингах 13.3 и 13.4 используется команда *ptr++ для перебора элементов массива. Не лучше ли было бы использовать ptr[i]? 

ГЛАВА 14 Разделяемая память System V

14.1. Введение

Основные принципы разделяемой памяти System V совпадают с концепцией разделяемой памяти Posix. Вместо вызовов shm_open и mmap в этой системе используются вызовы shmget и shmat.

Для каждого сегмента разделяемой памяти ядро хранит нижеследующую структуру, определенную в заголовочном файле <sys/shm.h>:

struct shmid_ds {
 struct ipc_perm shm_perm; /* структура разрешений */
 size_t shm_segsz; /* размер сегмента */
 pid_t shm_lpid; /* идентификатор процесса, выполнившего последнюю операцию */
 pid_t shm_cpid; /* идентификатор процесса-создателя */
 shmatt_t shm_nattch; /* текущее количество подключений */
 shmat_t shm_cnattch; /* количество подключений in-core */
 time_t shm_atime; /* время последнего подключения */
 time_t shm_dtime; /* время последнего отключения */
 time_t shm_ctime; /* время последнего изменения данной структуры */
};

Структура ipc_perm была описана в разделе 3.3; она содержит разрешения доступа к сегменту разделяемой памяти.

14.2. Функция shmget

С помощью функции shmget можно создать новый сегмент разделяемой памяти или подключиться к существующему:

#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int oflag);
/* Возвращает идентификатор разделяемой памяти в случае успешного завершения. –1 –в случае ошибки */

Возвращаемое целочисленное значение называется идентификатором разделяемой памяти. Он используется с тремя другими функциями shmXXX.

Аргумент key может содержать значение, возвращаемое функцией ftok, или константу IPC_PRIVATE, как обсуждалось в разделе 3.2.

Аргумент size указывает размер сегмента в байтах. При создании нового сегмента разделяемой памяти нужно указать ненулевой размер. Если производится обращение к существующему сегменту, аргумент size должен быть нулевым.

Флаг oflag представляет собой комбинацию флагов доступа на чтение и запись из табл. 3.3. К ним могут быть добавлены с помощью логического сложения флаги IPC_CREAT или IPC_CREAT | IPC_EXCL, как уже говорилось в связи с рис. 3.2.

Новый сегмент инициализируется нулями.

Обратите внимание, что функция shmget создает или открывает сегмент разделяемой памяти, но не дает вызвавшему процессу доступа к нему. Для подключения сегмента памяти предназначена функция shmat, описанная в следующем разделе.

14.3. Функция shmat

После создания или открытия сегмента разделяемой памяти вызовом shmget его нужно подключить к адресному пространству процесса вызовом shmat:

#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int flag);
/* Возвращает начальный адрес полученной области в случае успешного завершения. –1 –в случае ошибки */

Аргумент shmid — это идентификатор разделяемой памяти, возвращенный shmget. Функция shmat возвращает адрес начала области разделяемой памяти в адресном пространстве вызвавшего процесса. Правила, по которым формируется этот адрес, таковы:

■ если аргумент shmaddr представляет собой нулевой указатель, система сама выбирает начальный адрес для вызвавшего процесса. Это рекомендуемый (и обеспечивающий наилучшую совместимость) метод;

■ если shmaddr отличен от нуля, возвращаемый адрес зависит от того, был ли указан флаг SHM_RND (в аргументе flag ):

 □ если флаг SHM_RND не указан, разделяемая память подключается непосредственно с адреса, указанного аргументом shmaddr,

 □ если флаг SHM_RND указан, сегмент разделяемой памяти подключается с адреса, указанного аргументом shmaddr, округленного вниз до кратного константе SHMLBA. Аббревиатура LBA означает lower boundary address — нижний граничный адрес.

По умолчанию сегмент подключается для чтения и записи, если процесс обладает соответствующими разрешениями. В аргументе flag можно указать константу SHM_RDONLY, которая позволит установить доступ только на чтение.

14.4. Функция shmdt

После завершения работы с сегментом разделяемой памяти его следует отключить вызовом shmdt:

#include <sys/shm.h>
int shmdt(const void *shmaddr);
/* Возвращает 0 в случае успешного завершения, –1 – в случае ошибки */

При завершении работы процесса все сегменты, которые не были отключены им явно, отключаются автоматически.

Обратите внимание, что эта функция не удаляет сегмент разделяемой памяти. Удаление осуществляется функцией shmctl с командой IPC_RMIO.