進程共享資源信號量控制詳細實現源碼及解釋

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1、信號量 信號量（Semap?hore）簡單的說就?是用來控制?多個進程對?共享資源使?用的計數器?。它是常被用?作一種鎖定?保護機制，當某個進程?對資源進行?操作時阻止?其他進程對?該資源的訪?問。需要注意的?是，Syste?m V中的的信?號量對象實?際上是信號?量的集合（set）,它可以包含?多個信號量?，控制多個共?享資源。 有關的數據?結構 和消息隊列?一樣，我們在介紹?他的使用前?先介紹一些?相關的數據?結構： 1. sem 前提提到，信號量對象?實際是多個?信號量的集?合。在Linu?x系統(tǒng)中，這種集合是?以數組的形?式實現的。數組的每個?成員都是一?個單獨的信?號量，它

2、們在系統(tǒng)?中是以se?m結構的形?式存儲的。Sem的結?構在Lin?ux系統(tǒng)l?inux/sem.h中定義是?這樣的： /* One semap?hore struc?ture for each semap?hore in the syste?m. */ Struc?t sem{ Short? sempi?d; /*pid of last opera?tion*/ Ushor?t semva?l; /*curre?nt value?*/ Ushor?t semnc?nt;

3、 /*num procs? await?ing incre?ase in semva?l*/ Ushor?t semzc?nt; /*num procs? await?ing semva?l=0*/ }; 其中， Sem_p?id成員保?存了最近一?次操作信號?量進程的p?id。 Sem_s?emval?成員保存著?信號量的計?數值。 Sem_s?emncn?t成員保存?著等待使用?資源的進程?數目。 Sem_s?emzcn?t成員保存?等待資源完?全空閑的進?程數目。 2.semun? Semun?聯合在se?

4、nctl()函數中使用?，提供sen?ctl()操作所需要?的信息。它在Lin?ux系統(tǒng)l?inux/sem.h中定義是?這樣的： /*arg for semct?l syste?m calls? */ Union? semun?{ Int val; /*value? for SETVA?L*/ Struc?t semid?_ds *buf; /*buffe?r for IPC_S?TAT&SETAL?L*/ Ushor?t *array?; /*

5、array? for GETAL?L&SETAL?L*/ Struc?t semin?fo *__buf?; /* buffe?r for IPC_I?NFO*/ Void *_pad; }; 前三個參數?在對sen?ctl()函數介紹中?會講到，這里暫時先?不管它們。后兩個參數?是Linu?x系統(tǒng)所獨?有的，只是系統(tǒng)的?內核中使用?。 3. semuf? semuf?結構被se?mop()函數（后面會講到?）用來定義對?信號量對象?的基本操作?。它在lin?ux/sem.h中是這樣?定義的： /*semop? syste?m c

6、alls? takes? an array? of these?.*/ Stcuc?t sembu?f{ Unsig?ned short? sem_n?um; /*semap?hore index? in array?*/ Short? sem_o?p; /*semap?hore opera?tion*/ Short? sem_f?lg; /*opera?tion flags?*/ }; 其中， Sem_n?um 成員為接受?操作的

7、信號?量在信號量?數組中的序?號（數組下標）。 Sem_o?p成員定義?了進行的操?作（可以是正，負和零）。 Sem_f?lg是控制?操作行為的?標志。 如果sem?_op是負?值，就從指定的?信號量中減?去相應的值?。這對應著獲?取信號量所?監(jiān)控 的資源操作?。如果沒有s?em_fl?g指定IP?C_NOW?AIT標志?，那么，當現有的信?號量數值小?于sem_?op的絕對?值（表示現有的?資源少于要?獲取的資源?）時，調用sem?op()_函數的進?程就會被阻?塞知道信號?量的數值大?于sem_?op的絕對?值（表示有足夠?的資源被釋?放）。 如果sem?_op是正?值，

8、就在指定的?信號量中加?上相應的值?。這對應著釋?放信號量所?監(jiān)控 的資源 操作。 如果sem?_op是零?，那么調用s?emop()函數的進程?就會被阻塞?到直對應的?信號量值為?零。 這種操作的?實質就是等?待信號量所?監(jiān)控的資源?被全部使用?。利用這種資?源操作可以?動態(tài)監(jiān)控資?源的使用并?調整資源的?分配，避免不必要?的等待。 4. Semid?_qs 和msgq?id_ds?類似，semid?_qs結構?被系統(tǒng)用來?存儲每個信?號量對象的?有關信息。它在Lin?ux 系統(tǒng)庫li?nux/sem.h中是這樣?定義的: /*One semid? data struc

9、?ture for each set of semap?hores? in the syste?m*/ Struc?t semid?_ds{ Struc?t ipc_p?erm sem_p?erm; /*permi?ssion?s.. see ipc.h*/ __ker?nel_t?ime_t? sem_o?time; /*tast semop? time*/ __ker?nel_t?ime_t? sem_c?time; /*last chang?e time*/

10、Struc?t sem *sem_b?ase; /*ptr to first? semap?hore in array?*/ Struc?t sem_q?ueue *sem_p?endin?g; /*pendi?ng oprat?ions to be prose?ssed*/ Struc?t sem_q?ueue **sem_p?endin?g_las?t; /*last pendi?ng oprat?ion*/ Struc?t sem_u?ndo *undo; /*und

11、o reque?sts on this array?*/ Unsig?ned short? sem_n?sems; /*no.of semap?hores? in array?*/ }; 其中 Sem_p?erm成員?保存了信號?量對象的存?取權限以及?其他一些信?息（見上面關于?ipc_p?erm結構?的介紹）。 Sem_o?time成?員保存了最?近一次se?mop()操作的時間?。 Sem_c?time成?員保存了信?號量對象最?近一次改動?發(fā)生的時間?。 Sem_b?ase指針?保存著信號?量數組的起?始地址。 Sem_p?en

12、din?g指針保存?著還沒有進?行的操作。 Sem_p?endin?g_las?t指針保存?著最后一個?還沒有進行?的操作。 Sem_u?ndo成員?保存了un?do請求的?數目。 Sem_n?sems成?員保存了信?號量數組的?成員數目。 4.8.2有關的函?數 介紹完有關?的數據結構?，接下來我們?將介紹使用?信號量要用?到的函數： 1.semge?t() 使用sem?ger()函數來建立?新的信號量?對象或者獲?取已有的對?象的標示符?。它在lin?ux/sem.h 中的函數聲?明是這樣的?： 系統(tǒng)調用：Semge?t() 函數聲明：int semge?t(k

13、ey_t? key,int nsems?,int semfl?g); 返回值：semap?hore set IPC ident?ifier? on succe?ss —1on error?:errno?=EACCE?SS(permi?ssion? denie?d)權限不足 EEXIS?T(set exist?,canno?t creat?e(IPC_E?XCL))信號量已存?在，無法創(chuàng)建 EIDRM?(set is marke?d for delet?ion)信號量待刪?

14、 ENOEN?T(set does nor exisr?,no IPC_C?REAT was usrd)信號量不存?在，無法打開 ENOME?M(Not enoug?h memor?y to creat?e new set)無足夠內存?以創(chuàng)建新信?號量 ENOSP?C(Maxim?un set limit? excee?ded)信號量個數?已滿 函數接受三?個參數。其中第一個?參數key?和第三個參?數semf?lg和前面?講過的ms?gget（）函數中的兩?個參數對應?的，作用和取值

15、?的意義也相?同，讀者可以參?看msgg?et()的有關介紹?。函數的第二?個參數ns?ems是信?號量對象所?特有的。它指定了新?生成的信號?量對象中信?號量的數目?，也就是信號?量數組成員?的個數。在linu?x/sem.h定義了它?的上限： #defin?e SEMMS?L 32 /*<=512 max num of semap?hores? per id */ 如果函數執(zhí)?行的是打開?而不是創(chuàng)建?操作，則這個參數?被忽略。 下面我們創(chuàng)?建一個封裝?函數作為本?屆例子： Int open_?semap?hore_?set(key_t? keyva?l,int nums

16、e?ms) { Int sid； If(!numse?ms) Retur?n(-1); If(sid=semge?t(mykey?,numse?ms,IPC_C?REAT|0660))==-1) { Retur?n(-1); } Retur?n(sid) } 程序的分析?請讀者自行?完成。 2.semop?() 使用這個函?數來改變信?號量對象中?各個信號量?的狀態(tài)。它在Lin?ux系統(tǒng)庫?linux?/sem.h中的函數?聲明如下： 系統(tǒng)調用：semop?() 函數聲明：int

17、 semop?(int semid?,struc?t sembu?f*sops,unsig? 返回值：0 on succe?ss(all opera?tions? perfo?rmed) -1 on error?:errno?=E2BIG?(nsops? great?er than max numbe?r of ops allow?edato?mical?ly)系統(tǒng)允許一?次進行的操?作數小于 nsops? EACCE?S(permi?ssion? denie?d)權限不足 EAGAI?N(IPC_N?OWALT? asser?ted,o

18、pera?tion could? not go throu?gh)操作不能進?行（IPC_N?OWALT?標志是使用?） EFAUL?T(inval?id addre?ss point?ed to by sops argum?ent sops)地址非法 EIDRM?(semap?hore set was remov?ed)信號量已被?刪除 EINTR?(Signa?l recei?ved while? sleep?ing)阻塞被信號?中止 EINVA?L(set doesn?’t exist?,or semid? is i

19、nval?id)信號量不存?在或sem?id非法 ENOME?M(SEM_U?NDO asser?ted,not enoug?h memor?y to creat?e the undo struc?ture neces?sary)內存不足，無法進行u?ndo操作?（指定SEM?_UNDO?時） ERANG?E(semap?hore value? out of range?)信號量的值?越界 函數的第一?個參數se?mid是要?操作的信號?量對象的標?示符。第二個參數?sops是?sembu?f的數組，它定義了s?emop()函數所要進?行的操作序?列。第三

20、個參數?nsops?保存數組的?長度，也即sem?op()函數將進行?的操作個數?。 在前面對s?embuf?結構的介紹?中已經介紹?了semo?p()的各種基本?操作。下面我們將?結合例子對?這些操作作?進一步的介?紹。首先假設已?經通過se?mget()函數得到了?一個只包含?一個信號量?的信號量對?象，它在監(jiān)控著?某臺最多能?處理10分?作業(yè)的打印?機的使用。我們下面的?操作都將是?只針對這個?信號量的。 假設要向打?印機交付一?份作業(yè)?？梢远x下?面的sem?buf變量?來完成這個?操作： Struc?t sembu?f sem_g?et={0,-1,IPC_N?OWAIT?};

21、 它告訴系統(tǒng)?，將信號量對?象中序號為?零的信號量?（第一個信號?量）減一。IPC_N?OWAIT?標志的定義?告訴系統(tǒng)，如果打印機?的作業(yè)量（10份）已滿，則不阻塞進?程而是直接?將控制權返?回進程并返?回失敗信息?。 定義完操作?后，我們使用下?面的代碼來?執(zhí)行它： If(semop?(sid,&sem_g?et,1)==-1) Perro?r(“semop?”); 作業(yè)打印完?成后，我們使用下?面的sem?buf變量?來定義一個?釋放資源的?操作： Struc?t sembu?f sem_r?eleas?e={0,1,IPC_N?OWAIT?}; 它告訴系統(tǒng)?將信

22、號量對?象中序號為?零的對象加?一。 然后用下面?的代碼來完?成這個操作?： Semop?(sid,&sem_r?eleas?e,1); 這樣，我們就完成?了一個完整?的作業(yè)打印?操作。 3.semct?l()函數 和消息隊列?的msgc?tl()函數類似，semct?l()函數被用來?直接對信號?量對象進行?控制。它在lin?ux/sem.h中的函數?聲明如下： 系統(tǒng)調用：semct?l() 函數聲明：int semct?l(int semid?,int semnu?m,int cmd,union? semun? arg); 返回值：posit?ive integ?

23、er on succe?ss -1 on error?:errno?=EACCE?SS(permi?ssion? denie?d)權限不足 EFAUA?L(semap?hore set was remov?ed)信號量已被?刪除 EINVA?L(set doesn?’t exist?,or semid? is inval?id)信號量不存?在或sem?id非法 EPERM?(EUD hasno? privi?leges? for

24、 cmd in arg)無權進行指?定的操作 ENANG?E(semap?hore value? out of range?)信號量的值?超界 比較一下這?兩個函數的?參數我們會?發(fā)現一些細?微的差別。首先，因為信號量?對象事實上?是多個信息?量的集合而?非單一的個?體，所以在進行?操作時，不僅需要指?定對象的標?示符。還需要用信?號量在集合?中的序號來?指定具體的?信號量個體?。 兩個函數都?有cmd參?數，指定了函數?進行的具體?操作。不過，和msgc?tl()函數相比，semct?l()函數可以盡?心的操作要?多得多： IPC_S?TAT取得?信

25、號量對象?的semi?d_ds結?構信息，并將其存儲?在arg參?數中buf?指針所指內?存中返回。 IPC_S?ET用ar?g參數中b?uf的數據?來設定信號?量對象的s?emid-ds結構信?息。和消息隊列?對象一樣，能被這個函?數設定的只?有少數幾個?參數。 IPC_R?MID從內?存中刪除信?號量對象。 GETAL?L取得信號?量對象中所?有信號量的?值，并存儲在a?rg參數中?的arra?y數組中返?回。 GETNC?NT返回正?在等待使用?某個信號量?所控制的資?源進程數目?。 GETPI?D返回最近?一個對某個?信號量調用?semop?()函數的進程?的pid. GE

26、YVA?L返回信號?量的計數值?。 GETZC?NT 返回正在等?待某個信號?量所控制資?源全部使用?的進程數目?。 SETAL?L用arg?參數中ar?ray數組?的值來設定?對象內某個?信號量的值?。 函數的第四?個參數ar?g提供了操?作所需要的?其他信息。它的各個成?員的意義在?前面已經有?個介紹，這里不再贅?述。需要強調的?是它和ms?gctl（）中的參數不?一樣，是一個普通?的變量而不?是指針，初學者常常?在這個問題?上犯錯誤。 下面舉幾個?使用sem?ctl()的例子。 Int get_s?em_va?l（Int sid,int semnu?m） {

27、 retur?n(semct?l(sid,semnu?m,GETVA?L,0)); } 上面的代碼?返回到信號?量對象中某?個信號來那?個的值。注意這里s?emctl?()函數的最后?一個參數取?的是零，這是因為執(zhí)?行GETV?AL命令時?這個參數被?自動忽略了?。 Void init_?semap?hore(int sid,int semnu?m,int initv?al) { Union? semun? semop?ts; Semop?ts.val=initv?al; Semct?l(sid,semum?,SETVA?L

28、,semop?ts); } 上面的代碼?用init?val參數?來設定信號?量對象某個?信號量的值?。 最后用一個?例子來強調?一個極易被?忽視的錯誤?。 在消息隊列?和信號量對?象中，都有IPC?_STAT?和IPC_?SET的操?作。但是由于傳?遞參數的類?型不同，造成了它們?在使用上的?差別。在msgc?tl()函數中，IPC_S?TAL 操作只是簡?單的將內核?中msfq?id_ds?結構的地址?賦予buf?參數（是一個指針?）。而在sem?ctl()函數中，IPC_S?TAT操作?是將sem?id_ds?的內容拷貝?到arg參?數的buf?成員指針所?指的內存中?，所以，下面

29、的代碼?會產生錯誤?，而msgc?tl()函數的類似?代碼卻不會?： Void getmo?de(int sid) { Int rc; Union? semun? semop?s; /*下面的語句?會產生錯誤?*/ If (rc=semct?l(sid,0,IPC_S?TAT,semop?ts))=-1) { Perro?r(“semct?l”); Exit(1); } Print?f(“pemis?sion mode were %o\n”,semop?ts.bu

30、f->sem_p?erm.mode); Retur?n; } 為什么呢？一位現實沒?有給buf?指針分配內?存，其指向是不?確定的。這種“不定向”的指針式c?程序中最危?險的陷阱之?一。改正這個錯?誤，只需要前提?給buf指?針準備一塊?內存。下面是修改?過的代碼： Void getmo?de(int sid) { Int rc; Union? semun? sempo?ts; Struc?t semid?_ds mysem?ds; /*給buf指?針準備一塊?內存*/ Semop?ts.buf = &

31、mysem?ds; /*現在ok了?*/ If(rc=semct?l(sid,0,IPC_S?TAT,semop?ts)）==-1) { Perro?r(“semct?l”) Exit(1); } Print?f(“permi?ssion? Mode were %o\n”,semop?ts.buf->sem_p?em.mode); Retur?n; } 4.8.3信號量的?實例 1.背景知識 Semto?ol工具通?過命

32、令行參?數來決定它?的行為，這樣它可以?決定它的行?為，這樣他可以?被方便的應?用于she?ll腳本中?。Semto?ol提供了?和信號量有?關的全部功?能，包括創(chuàng)建信?號量、操作、刪除信號量?對象以及更?改信號量權?限等。使用它，我們可以在?命令行上控?制資源的共?享。 2.semto?ol的命令?行語法 建立信號量?對象： semto?ol c (numbe?r of semap?hores? in set) 鎖定信號量?： semto?ol l(semap?hore numbe?r to lock) 解鎖信號量?的鎖定： semto?ol u (semap?

33、hore numbe?r to unloc?k) 改變信號量?的權限： semto?ol m (mode) 刪除信號量?對象：semto?ol d 3. semto?ol的使用?舉例 Semto?ol c 5 Semto?ol 1 Semto?ol u Semto?ol m 660 Semto?ol d 4.semto?ol 的源代碼： Semto?ol程序的?源代碼如下?： #inclu?de #inclu?ude #inclu?de #inclu?de #in

34、clu?de #inlcl?ude #defin?e SEM_R?ESOUR?CE_MA?X 1 /*initi?al value? of all semap?hores?(所有信號量?的初始值)*/ Void opens?em(int *sid,key_t? key); Void creat?esem(int *sid,key_t? key,int membe?rs); Void locks?em(int sid,int membe?r); Void unlok?sem(int sid,int membe?r); Vo

35、id remov?esem(int sid); Unsig?ned short? get_m?ember?_coun?t(int sid); Int getva?l(int sid,int membe?r); Void dispv?al(int sid,int membe?r); Void chang?emode?(int sid,char *mode); Void usage?(void); Int main(int argc,char*argv[]) { Key_t? key; Int semse?t_id;

36、 If(argc==1) Usage?(); /*Creat?e uniqu?e key via call to ftok()(用ftok?()函數創(chuàng)建關?鍵字)*/ Key=ftok(“,”,’s’); Switc?h(tolow?er(argv[1][0])) { Case ‘c’:if(argc!=3) Usage?(); Creat?esem(&semse?t_id,key,

37、atoi(argv[2])); Break?; Case’l’:if(argc!=3) Usage?(); Opens?em(&semse?t_id,key); Locks?em(semse?t_id,atoi(argv[2])); Break?; Case ‘u’:if(argc!=3) Usage?(); Opens?em(&semse?t_id,key);

38、 Unloc?ksem(semse?t_id,atoi(arge[2])); Break?; Case’d’:opens?em(&semse?t_id,key); Remov?esem(semse?t_id); Break?; Case ‘m’:opens?em(&semse?t_id,key); Chang?emode?(semse?t_id,argv[2]); Break?;

39、Defau?lt:usage?(); } Retur?n(0); } Void opens?em(int*sid,key_t? key) { /*Open the semap?hore set-do not creat?e!(打開信號量?對象（而不是創(chuàng)建?它）)*/ If((*sid=semge?t(key,0,0666))==-1) { Print?f(“Semap?hore set does not exist?!\n”); Exit(1); } } Void creat?e

40、sem(int*sid,key_t? key,int membe?rs) { Int cntr; Union? semun? semop?ts; If(membe?rs>SEMMS?L){ Prinf?f(“Sorry?,max numbe?r of semap?hores? in a set is %d\n”,SEMMS?L); Exit(1); } Print?f(“Attem?pting? to cteat?e ne

41、w semap?hore set with %d membe?rs\n”,membe?rs); If((*sid=semge?t(key,membe?rs,IPC_C?REAIT?|IPC_E?XCL|0666))==-1) { Fprin?tfs(stder?r,”Semap?hore set alrea?dy exist?s!\n”); Exit(1); } Semot?s.val=SEM_R?ESOUR?CE_MA?X; /*lniti?alize? all membe?rs (Could? be done

42、 with SETAL?L)初始化對象?內所有信號?量（該操作也可?以用SET?ALL完成?）*/ For(cntr=0;cntr(get_m?ember?_cout?(sid)-1)) { Fprin?tf(stde

43、r?r,”semap?hore membe?r%d out of rang\n”,membe?r); Retur?n; } /*Attem?pt to luck the semap?hore set 嘗試鎖定信?號量*/ If(!getva?la(sid,membe?r)) { Fprin?tf(stder?r,”semap?hore membe?r%d ouot of rang\n”,membe?r); Retur?n; } /*Attnm?pt to lock the semph?ore set嘗試?鎖定信號量?*/

44、If(!getva?l（sid,membe?r）) { Fprin?tf(stder?r,”Semap?hore resou?rces exhau?sted (no lock)!\n”); Exit(1); } Sem_l?ock.sem_n?um=membe?r; If((semop?(sid,&sem_l?ock,1))==-1)) { Fprin?tff(stder?r,”Lock faild?\n”); Exit(1); } Else Print?f(“Semap?h

45、ore resou?rces decre?memte?d by one(lockd?)\n”); Dispv?al(sid,membe?r); } Void unloc?ksem(int sid,int membe?r) { Struc?t sembu?f sem_u?nlock?={membe?r,1,IPC_N?OWALT?}; Int semva?l; } If(membe?r<0||membe?r>(get_m?ember?_coun?t(sid)-1)) { Fprin?tf(stder?r,”semap?hore mem

46、be?r%d out of rang\n”,membe?r); Retur?n; } /*Is the semap?hore set locke?d?判斷信號量?是否被鎖*/ Semva?l=getva?l(sid,membe?r); If(semva?l==SEM_R?ESOUR?CE_MA?X){ Fprin?tf(stder?r,”Semap?hore not locke?d!\n”); Exit(1); } Sem_u?nlock?,sem_n?um=membe?r; /*Attem?pt to lock the semap?hore

47、set 嘗試解除鎖?定*/ If((semop?(sid,&sem_u?nlock?,1))==-1) { Fprin?tf(stder?r,”Unloc?k faile?d\n”); Exit(1); } Else Print?f(“Semap?hore resou?rces incre?mente?d by one(unloc?ked)\n”; Dispv?al(sid,membe?r); } Void remov?esem(int sid) { Semct?l(sid,0,IPC_R?

48、MID,0); Print?f(“Semap?hore remov?ed\n”); } Unsig?ned short? ger_m?ember?_cout?(int sid) { Union? semun? semot?s; Struc?t semid?_ds mysem?ds; Semop?ts.buf=&mysem?ds; /*Retur?n numbe?r of menbe?rs in the semap?hore set(返回對象內?的信號量個?數)*/ Retur?n(semop?

49、ts.buf->sem_n?sems); } Int getva?l(int sid,int membe?r) { Int semva?l; Semva?l=semct?l(sid,membe?r,GETVA?L.0); Retur?n(semva?l); } Void chang?emode?(int sid,char*mode) { Int rc; Union? semun? semop?ts; Struc?t semid?_ds mysem?ds; /*Get curre?nt value?s

50、 for inter?nal data struc?ture(獲取對象當?前的狀態(tài))*/ Semop?ts.buf =&mysem?ds; Rc=semct?l(sid,0,IPC_S?TAT,semop?ts); If(rc==-1){ Perro?r(“semct?l”); Exit(1); } Print?f(“Old permi?ssion?s were%o\n”,semop?ts,buf->sem_p?erm.mode); /*chang?e the permi?ssion?s on the semap?hore(讀取信號量?對象的權限?)

51、*/ Sscan?f(mode,”%ho”,&sempo?t.buf->sem_p?em.mode); /*Updat?e the inter?nal data struc?ture更?新權限*/ Semct?l(sid,0,IPC_S?ET,semop?ts); Print?f(Updat?ed…\n”); } Void dispv?al(int sid,int membe?r) { Int semva?l; Semva?l=semct?l(sid,membe?r,GETVA?L,0); Print?f(“semva?l

52、for membe?r%d\n”,membe?r,semva?l); } Void usage?(void) { Fprin?tf(“stder?r,”semto?ol-A utili?ty for thike?ring with semap?hores?\n”); Fprin?tf(“stder?r,”\Nusag?e:semto?ol4(c)reate?\n”); Fprin?tf(stder?r,” (l)ock\n”); Fprin?tf(stder?r,

53、” (u)nlock?\n”); Fprin?tf(stder?r,” (d)elete?\n”); Fprin?tf(stder?r,” (m)ode\n”); Exit(1); } 4.9共享內存? 共享內存（Share?d Memor?y）簡單的說就?是被多個進?程共享的內?存。它在各種進?程通信方法?中是最快的?，因為它將是?信息直接映?射到內存中?，省去了其他?IPC方法?的中間步驟?。 4.9.1有關的數?據機構 下面我們介?紹幾個和共

54、?享內存有關?的數據結構?： 1.shmid?_ds 和前面介紹?的兩個IP?C對象一樣?，共享內存也?有一個給系?統(tǒng)內存用來?保存相關信?息的結構，就是shm?id_ds?.它在 linux?/shm.h中的定義?是這樣的： Struc?t shmid?_ds{ Struc?t ipc_p?erm shm_p?erm; /*opera?tion perms?*/ Int shm_s?egsz; /*size of segme?nt (bytes?)*/ _kern?el_ti?me_t shm_a?t

55、ime: /*last attac?h time*/ _kern?el_ti?me_t shm_d?time: /*last detac?h time*/ _kern?el_ti?me_t shm_c?time; /*last chang?e time*/ _kern?el_ip?c_pid?_t shm_c?pid; /*pid of creat?or*/ _kern?el_ip?c_pid?_t shm_l?pid; /*pid of creat?or*/ Unsig?ned short?

56、 shm_n?attch?; /*no.of curre?nt attac?hes*/ Unsig?ned short? shm_u?nused?; /.*compa?tibil?ity*/ Void *shm_u?nused?2; /*ditto?-used by DIPC*/ Void *shm_u?nused?3; /*unuse?d*/ } 其中， Shm_p?erm成員?保存了共享?內存對象的?存取權限及?其他一些信?息。 Shm_s?egze成?員定義了共?享內存大

57、小?（以字節(jié)胃單?位） Shm_a?time成?員保存了最?近一次進程?連接共享內?存的時間。 Shm_d?time成?員保存了最?近一次進程?斷開與共享?內容的連接?時間。 Shm_c?time成?員保存了最?近一次sh?mid_d?s結構內容?改變的時間? Shm_c?pid成員?保存了創(chuàng)建?共享內容的?進程pid? Shm_l?pid成員?保存了最近?一次連接共?享內存的進?程pid. Shm_n?attch?成員保存了?與共享內存?連接的進程?數目。 剩下的三個?成員被內核?保留使用，這里就不介?紹了。 4.9.2有關的函?數 接下來我們?介紹和共享?內存有關的?函數

58、： 1．Sys_s?hmgrt?()函數 使用shm?get()函數來創(chuàng)建?新的獲取得?已有的共享?內存。它在Lin?ux 系統(tǒng)lin?ux/shm.h中的定義?是這樣的： 系統(tǒng)調用：shmge?t() 函數聲明：int shmge?t(key_t? key,int size,int shmfl?g); 返回值：share?d memor?y segme?nt ident?ifier? on succe?ss -1 on error?:errno?=EINVA?L(lnval?id segme?nt size speci?fied指?定的共享內?存大小非法?)

59、 EEXIS?T(Segme?nt exist?s,canno?t creat?e共享內存?已存在，無法創(chuàng)建) EIDRM?(Segme?nt is marke?d for delet?ion,or was remov?e共享內存?待刪或已刪?) ENOEN?T(Segme?nt does not exist?共享內存不?存在，無法打開) EACCE?S(Permi?ssion? denie?d權限不足?) ENOME?M(

60、Not enoug?h memor?y to creat?e segme?nt 內存不足，無法創(chuàng)建共?享內存) 和前面兩個?IPC對象?函數一樣，shmge?t()函數的第一?個參數ke?y是共享內?存的關鍵字?；第二個參數?size是?創(chuàng)建的共享?內存的大小?，以字節(jié)為單?位。第三個參數?shmfl?g是控制函?數行為的標?志量，其取值的含?義與作用和?msgge?t()及semg?et()函數的對應?參數都是相?同的，這里不再贅?述。 如果操作成?功，函數返回共?享內存的標?識符。 下面的代碼?示范了sh?mger()函數的使用?： Int open_?shm(key_t? ke

61、yva?l,int segsi?ze) { Int shmid?: If(shmid?=shmge?t(keyva?l,segsi?ze,IPC_C?REAT|0660))==-1） { Retur?n(-1)； } Retur?n(shmid?); } 2.shmat?()函數 當一個進程?使用shm?get()函數得到了?共享內存的?標志符之后?，就可以使用?shmat?()函數將共享?內存映射到?進程自己的?內存空間內?。Shmat?()函數在li?nux系統(tǒng)?函數庫li?nux/shm.h中的函數?聲明如下： 系統(tǒng)調用：shmat?

62、() 函數聲明：int shmat? (int shmid?,char *shmad?dr,int shmfl?g); 返回值：addre?ss at which? segme?nt was attac?hed to the proce?ss,or -1 on error?:ereno? =EINVA?L（inval?id IPC ID value? or attac?h addre?ss passe?d）指定的IP?C標識符或?內存地址非?法 ENODM?EM(Not enoug?h memor?y to attac?h segme?nt)內存不足 EACC

63、E?S(permi?ssion? denie?d)權限不足 第一個參數?是共享內存?的標識符。 第二個參數?shmad?ar指定了?共享內存映?射的地址。因為這樣必?須要預先分?配內存，十分不便，所以我們在?使用時常常?將這個參數?置零，這樣系統(tǒng)會?自動為映射?分配一塊未?使用的內存?。如果指定了?地址，可以給第三?個參數sh?mflg指?定SHM_?RND標志?來強迫將內?存大小設定?為頁面的尺?寸.。 如果指定了?SHM_R?DONLY?參數，共享內存將?被映射成只?讀。 映射成功后?，函數返回指?向映射內存?的指針。 下面的這段?代碼演示了?shmat?()函數的

64、使用?: Char*attac?h_seg?ment(int shmid?) { Retur?n(shmat?(shmid?,0,0)); } 得到了映射?內存的指針?之后，我們就可以?像讀寫普通?內存一樣對?共享內存進?行讀寫了。 3.shmct?l()函數 和前兩個I?PC對象一?樣，共享內存也?有一個直接?對其進行操?作的函數，就是shm?ctl()函數。它在Lin?ux系統(tǒng)函?數庫lin?ux/shm.h中的函數?聲明是這樣?的: 系統(tǒng)調用：shmct?l() 函數聲明：int shmct?l(int shmqi?d,int cmd,struc?t shm

65、id?_ds*buf); 返回值：0 on succe?ss -1 on error?；errno?=EACCE?S(No read permi?ssion? and cmd is IPC_S?TAT進行?IPC_S?TAT)操作時無讀?權 EFAUL?T(Addre?ss point?ed to by buf is inval?id with IPC_S?ETand?IPC_S?TAT comma?nds buf)指定的地址?非法 EIDRM?(segme?nt was remov?ed durin?g retri?eva

66、l)操作過程中?共享內存被?刪除 EINVA?L(shmqi?d inval?id shmqi?d)非法 EPERM?(IPC_S?ET or IPC_R?MID comma?nd was issue?d,but calli?ng proce?ss does not have write?(alter?)acces?s to the segme?nt)進程無寫全? 這個函數和?msgge?r()函數十分相?似，用法也相同?。它支持的操?作有: IPC_S?TAT 獲得共享內?存的信息。 IPC_S?ET 設定共享內?存的信息。 IPC_R?MID 刪除共享內?存。 需要說明的?是，當執(zhí)行IP?C-RMID操?作時，系統(tǒng)并不是?立即將其刪?除，而只是將其?標為待刪，然后等待與?其連接的進?程斷開連接?。只有當所有?的連接都斷?開以后系統(tǒng)?才執(zhí)行真正?的刪除操作?。當然，如果執(zhí)行I?PC_RM?ID的時候?沒有任何連?接，刪除將是立?即執(zhí)行的。 4.shmdt?()函數 當一個進程?不再需要某?個共享內存?的映射時，就應該使用