深入解析：【Linux】零基础学习命名管道-共享内存
文章目录
- 背景
- 存储
- 建立命名管道
- 命令行创建
- mkfifo函数实现通信
- 共享内存
- 原理
- shmget
- shmat
- shmdt
- shmctl
- 实现共享内存
背景
匿名管道有一个缺点，就是只能血缘间通信，而我们想要让两个毫不相干的进程进行通信，就要用到命名管道，
存储
要两个毫不相干的进程通信，首先要看到同一个管道文件，命名管道如何做到的呢？同一路径下的同一文件名，文件路径具有唯一性
所以，命名管道存储在文件系统中，有自己的文件路径和inode，但是不会向磁盘中刷数据，数据传输发生在内存级缓冲区中，
所以，纯内存级缓冲区的通信方法有：
匿名管道，共享内存，消息队列
建立命名管道
命令行创建
1，命名管道可以直接在命令行创建：
mkfifo “管道名”
可以看到我创建了一个管道，向里面写入！
可以看到卡住了，那是因为卡在文件缓冲区了，我没有读取
并且我们查看文件大小，发现还是0，说明没刷盘，读取之后结束
删除管道用unlink, 比如这里
unlink myfile
mkfifo函数实现通信
函数：
int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);
用函数实现两个进程通信
头文件：封装类，完成命名管道初始化和清理
#include<iostream>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <string.h>#include <stdio.h>#define FIFO_FILE "./myfile"#define MODE 0664enum{FIFO_CREAT_FILE=1,FIFO_DELETE_FILE,FIFO_OPEN_FILE};class Init{public:Init(){int n=mkfifo(FIFO_FILE,MODE);if(n==-1){perror("mkfifo");exit(FIFO_CREAT_FILE);}}~Init(){int m=unlink(FIFO_FILE);if(m==-1){perror("unlink");exit(FIFO_DELETE_FILE);}}};==读端：打开文件即可，要是写端没准备好，我们还需要等写端打开，==不断写入，如果x=0，说明写端关闭了，那我也关闭
#include "commen.h"
using namespace std;
int main()
{
Init it;
int fd=open(FIFO_FILE,O_RDONLY); //读端得等写端打开文件
cout<<"server ready done"<<endl;
if(fd==-1)
{
perror("open");
exit(FIFO_OPEN_FILE);
}
while(true)
{
char buffer[1024]={0};
int x=read(fd,buffer,sizeof(buffer));
if(x>0)
{
buffer[x]=0;
cout<<"client say:"<<buffer<<endl;
}
else if(x==0)
{
printf("client quit! me too! string errno %s,errno %d",strerror(errno),errno);
break;
}
else{
break;
}
}
return 0;
}写端：打开文件，从键盘上获取字符串，写入文件
#include "commen.h"
using namespace std;
int main()
{
int fd=open(FIFO_FILE,O_WRONLY);
if(fd<0)
{
perror("open");
exit(FIFO_CREAT_FILE);
}
cout<<"client ready done"<<endl;
string line;
while(true)
{
cout<<"please enter:"<<endl;
getline(cin,line);
write(fd,line.c_str(),line.size());
}
close(fd);
return 0;
}
共享内存
原理
操作系统在物理内存中开辟一块物理内存，供两个进程交流，
操作系统中肯定有很多共享内存，操作系统肯定要管理，先描述再组织
要释放一个共享内存，先去关联再释放
注意：
1，共享内存没有同步机制
2，共享内存通信速度最快（因为他拷贝最少）
3，共享内存数据都由用户自己控制
上代码：
shmget
int shmget(key_y key , size_t size , int shmflg);
int 返回共享内存标识符
key：具有唯一性，保证进程能找到
size：共享内存大小
shmflg：如何设置共享内存，O_CREAT没有就创建，有就打开
O_CREAT | O_EXIT，没有就创建，有返回错误
O_EXIT 不单独使用
key 和 shmid（shmget返回值）区别
key：操作系统内标定唯一性
shmid：只在你的进程，用来表示资源唯一性
学习key
1，key 在内核中要具有唯一性，方便进程找到
2，第一个进程设置key，第二个进程拿着相同的key就能找到相同位置
3，key存在哪里？共享内存结构体中
4，key其实类似路径 它怎么来的 ？函数
key_t ftok(const char* pathname, int proj_id id);
pathname是用户自己定义的路径/home/jib，id也是用户自己指定的
共享内存生命周期是随内核的，也就是用户不关闭，共享内存会一直存在，除非内核重启
共享内存查看： ipcs -m
共享内存删除：ipcrm -m shmid
nattch，表示哪个进程关联到此共享内存
shmat
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
功能：将共享内存关联到进程中，，
shmid：共享内存的标识符
shmaddr：一般设置nullptr，核心自动选择地址
shmflg: 设置0 读写权限
shmdt
int shmdt(const void *shmaddr);
功能：将进程去关联
shmaddr 共享内存起始地址
注意去关联，不代表释放共享内存
shmctl
功能：控制共享内存
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
cmd有3个动作
实现共享内存
共享内存没有同步机制，也就是我们写入时，不会自动清理缓存区，就会一直打印重复数据
所以我们加了管道，通知读端
commen.hpp
#include <iostream>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <unistd.h>#include <sys/shm.h>using namespace std;//共享内存给的是4096整数倍字节大小，//就算定义 4097，给你的其实是4096*2，但是你访问4098又会报错const int size=4096;const string pathname="/home/jib";const int proj_id = 0x6666;key_t GetKey(){int k=ftok(pathname.c_str(),proj_id);if(k<0){perror("ftok");exit(1);}printf("ftok success! key is 0x%x\n", k);return k;}int GetShareMemHelper(int flag){key_t k=GetKey();int shmid=shmget(k,size,flag);if(shmid<0){perror("shmget");exit(2);}printf("shmget success : %d",k);return shmid;}int Createshm(){return GetShareMemHelper(IPC_CREAT| 0666);}int Getshm(){return GetShareMemHelper(IPC_CREAT|0666);}#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#define FIFO_FILE "./myfile"#define MODE 0664enum{FIFO_CREAT_FILE=1,FIFO_DELETE_FILE,FIFO_OPEN_FILE};class Init{public:Init(){int n=mkfifo(FIFO_FILE,MODE);if(n==-1){perror("mkfifo");exit(FIFO_CREAT_FILE);}}~Init(){int m=unlink(FIFO_FILE);if(m==-1){perror("unlink");exit(FIFO_DELETE_FILE);}}};server.cc
#include "commen.hpp"
#include "log.hpp"
using namespace std;
int main()
{
Log log;
Init init;
int shmid=Createshm();
char* shmaddr=(char*)shmat(shmid,nullptr,0);
int fd=open(FIFO_FILE,O_CREAT|O_RDONLY);
log(Info,"server open success");
if(fd<0)
{
log(Fetal,"error string : %s,error :%d",strerror(errno),errno);
exit(FIFO_CREAT_FILE);
}
struct shmid_ds shmds;
while(true)
{
char c;
size_t s=read(fd,&c,1);
if(s<0)
break;
else if(s==0)
break;
cout<<"Client Say:"<<shmaddr<<endl;
//sleep(1);
shmctl(shmid, IPC_STAT, &shmds);
cout << "shm size: " << shmds.shm_segsz << endl;
cout << "shm nattch: " << shmds.shm_nattch << endl;
printf("shm key: 0x%x\n", shmds.shm_perm.__key);
cout << "shm mode: " << shmds.shm_perm.mode << endl;
}
shmdt(shmaddr);
shmctl(shmid,IPC_RMID,nullptr);
close(fd);
return 0;
}client.cc
#include "commen.hpp"
#include "log.hpp"
using namespace std;
int main()
{
Log log;
int shmid=Getshm();
char* shmaddr=(char*)shmat(shmid,nullptr,0);
int fd=open(FIFO_FILE,O_CREAT| O_WRONLY,MODE);
if(fd<0)
{
log(Fetal,"error string :%s,errno :%d",strerror(errno),errno);
exit(FIFO_OPEN_FILE);
}
while(true)
{
cout<<"please enter :";
fgets(shmaddr,4096,stdin);
write(fd,"c",1);
}
shmdt(shmaddr);
return 0;
}实现两个进程通信