Як використовувати спільну пам'ять з Linux в C

У мене є проблема з одним із моїх проектів.

Я намагався знайти добре задокументований приклад використання спільної пам’яті, fork()але не мав успіху.

В основному сценарій полягає в тому, що коли користувач запускає програму, мені потрібно зберігати два значення в спільній пам'яті: current_path, який є char *, і ім'я файлу, яке також є char * .

Залежно від аргументів команди, починається новий процес, fork()і цей процес повинен читати та змінювати змінну current_path, що зберігається у спільній пам'яті, тоді як змінна file_name читається лише для читання.

Чи є хороший підручник із спільної пам'яті з прикладом коду (якщо можливо), до якого ви можете направити мене?

Є два підходи: shmgetі mmap. Я поговорю про те mmap, оскільки він сучасніший і гнучкіший, але ви можете поглянути man shmget( або цей підручник ), якщо хочете скористатися інструментами старого стилю.

mmap()Функція може бути використана для виділення буферів пам'яті з високим налаштованим параметрами для контролю доступу та дозволів, а також для резервних їх хранений файлової системи при необхідності.

Наступна функція створює буфер в пам'яті, яким процес може ділитися зі своїми дітьми:

#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);
}

Далі наведено приклад програми, яка використовує визначену вище функцію для виділення буфера. Батьківський процес записує повідомлення, розсилається, а потім чекає, коли його дитина змінить буфер. Обидва процеси можуть читати та записувати спільну пам'ять.

#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);
  }
}

Ось приклад спільної пам'яті:

#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;
}

Кроки:

1. Використовуйте ftok для перетворення імені шляху та ідентифікатора проекту в IPC-ключ System V

2. Використовуйте shmget, який виділяє сегмент спільної пам'яті

3. Використовуйте shmat, щоб приєднати сегмент спільної пам'яті, ідентифікований shmid, до адресного простору процесу виклику

4. Виконайте операції над зоною пам'яті

5. Від'єднати за допомогою shmdt

Сюди входить використання спільної пам'яті

#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);

спробуйте цей зразок коду, я перевірив його, джерело: 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; 
} 

Ось приклад mmap:

#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;                                                                                        
}