linux进程通信IPC之IPC_PRIVATE与ftok比较

来源：互联网发布：口袋妖怪go坐标软件编辑：程序博客网时间：2024/06/09 18:11

在linux中，可以使用IPC对象来进行进程间通信。IPC对象存在于内核中，多进程可以操作同一个IPC对象。

每个IPC对象都有一个唯一的编号，该编号是由系统分配的。那么不同的进程如何知道这个编号，进而通过它进行通信呢？下面以共享内存为例，进行分析。

方法一：通过ftok函数，产生相同的键值。

假设，进程p1创建了共享内存。可以在创建时，调用ftok函数，得到一个key值，调用shmget函数，该函数会返回所创建共享内存的编号，并将key和编号关联起来。若进程p2想利用这个共享内存和p1进程通信，也可以调用ftok函数，得到同样的key，再根据key值，调用shmget函数，就可以获得该共享内存的编号。该过程可以通过下面的图来表达。

ftok函数原型如下：
                #include < sys/types.h>
                #include < sys/ipc.h>
                key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

第一个参数pathname，是一个存在的文件或目录名；

第二个参数proj_id，是非0整数(一般用i节点号)

该函数会返回一个key值，先运行的进程根据key来创建对象，后运行的进程根据key来打开对象。示意图如下：

使用 ftok创建共享内存，毫无关系的进程，可以通过得到同样的key，来操作同一个共享内存，对共享内存进行读写时，需要利用信号量进行同步或互斥。

方法二：使用IPC_PRIVATE对象

使用IPC_PRIVATE创建的IPC对象, key值属性为0，和IPC对象的编号就没有了对应关系。这样毫无关系的进程，就不能通过key值来得到IPC对象的编号（因为这种方式创建的IPC对象的key值都是0）。因此，这种方式产生的IPC对象，和无名管道类似，不能用于毫无关系的进程间通信。但也不是一点用处都没有，仍然可以用于有亲缘关系的进程间通信。示例程序如下：

#include < stdio.h>
        #include < stdlib.h>
        #include < errno.h>
        #include < sys/ipc.h>
        #include < sys/types.h>
        #include < sys/shm.h>
        #include < string.h>
        #define MAXSIZE 1024
        int main()
        {
                int shmid;
                        char *p = NULL;
                        pid_t pid;
                #if 0
                        key_t key;
                        if ((key = ftok(".", 'a')) == -1)
                        {
                                perror("ftok");
                                exit(-1);
                        }
                #endif
                if ((shmid = shmget(IPC_PRIVATE, MAXSIZE, 0666)) == -1)
                {
                        perror("shmget");
                        exit(-1);
                }
                if ((pid = fork()) == -1)
                {
                        perror("fork");
                        exit(-1);
                }
                if (pid == 0)
                {
                        if ((p = shmat(shmid, NULL, 0)) == (void *)-1)
                        {
                                perror("shmat");
                                exit(-1);
                        }
                                strcpy(p, "hello\n");
                        system("ipcs -m");
                                if (shmdt(p) == -1)
                                {
                                perror("shmdt");
                                exit(-1);
                        }
                        system("ipcs -m");
                }
                else
                {
                        getchar();
                                if ((p = shmat(shmid, NULL, 0)) == (void *)-1)
                        {
                                perror("shmat");
                                exit(-1);
                        }
                        printf("%s\n", (char *)p);
                        if (shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) == -1)
                        {
                                perror("RM");
                                exit(-1);
                        }
                }
                return 0;
        }

该程序中，父进程使用IPC_PRIVATE方式创建了共享内存，然后fork产生了子进程，由于子进程是复制父进程的方式产生的，因此，子进程也可以操作共享内存。子进程往共享内存里写了内容后，父进程可以读到。

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3.使用IPC_PRIVATE方式注意

（1）int shmID=shmget(IPC_PRIVATE,len,IPC_CREAT|0600);需要在父子进程都可见的地方调用（即在创建子进程之前），否则不能实现内存的共享

因为通过IPC_PRIVATE这个key获得的id不一样，其他通过ftok获得的key来shmget获得的id在程序每次运行中是一样的。ftok参数一样的话每次程序运行中返回值都一样。

4.ipcs -m status 栏

nattch 是连接数目，dest 表示共享内存段已经被删除，但是仍然有程序在连接着它。

“status栏中列出当前共享内存的状态,当该段内存的mode字段设置了SHM_DEST位时就会显示"dest"字样,
当用户调用shmctl的IPC_RMID时,内核首先看有多少个进程还和这段内存关联着,如果关联数为0,就会销毁(释放)这段内存,否则就设置这段内存的mode位SHM_DEST,”

5.调用shmctl(shmID,IPC_RMID,NULL)或者shell 命令 ipcrm -m 不是会立刻删除共享内存，是向上面那样先置dest，并且此时共享内存中的数据仍然可以使用（即不影响正在使用共享内存的部分，但是若置为dest后再通过shmget通过同样的key来获取shmID时，shmID和删除前就不一样了），然后等待关联数为0才删除。shmdt是用来释放共享内存链接的，进程退出会调用shmdt。

并且共享内存被置dest后可以成功调用shmctl(shmID,IPC_RMID,NULL)或者shell 命令 ipcrm -m ，但是当关联数为0，共享内存被删除后，再调用这些命令就会出错。

shmctl(shmID,IPC_RMID,NULL)可以被每个使用共享内存的进程内调用多次,但至少由一个进程来调用一次，否则不能删除共享的内存，但是shmdt只能对应相应的shmget调用一次。

3.4.5部分的代码如下：

//shmem.cpp //g++ shmem.cpp -lpthread -o shmem#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include<unistd.h>#include<iostream>#include<cstdlib>#include<pthread.h>#include <string.h>#include <signal.h>#include <errno.h>#include <stdio.h>struct argv_t{int shmID;};void * thread(void * argv){argv_t tmp=*(argv_t*)argv;char * addr=(char*)shmat(tmp.shmID,0,0);for(int i=0;i<5;i++){//sleep(2);std::cout<<"thread sending"<<std::endl;strcpy(addr,"Hello");}std::cout<<"thread :threadID="<<pthread_self()<<",pid="<<getpid()<<",parent pid ="<<getppid()<<std::endl;        /*if(-1==shmctl(tmp.shmID,IPC_RMID,NULL)){                std::cout<<"remove shared memory error:"<<errno<<std::endl;//error<<std::endl;                perror(strerror(errno));        }else{                std::cout<<"remove shared memory ok"<<std::endl;        }*/}int main(int argc,char** argv){pthread_t thid;pthread_attr_t attr;pthread_attr_init(&attr);pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);argv_t arg;pid_t pid;int len=5;int shmID=shmget(IPC_PRIVATE,len,IPC_CREAT|0600); if((pid=fork())==0){sleep(5);char * addr=(char *)shmat(shmID,0,SHM_RDONLY);for(int i=0;i<5;i++){std::cout<<"sub process pid="<<getpid()<<",parent pid"<<getppid()<<std::endl;std::cout<<"begin read sharedMem"<<std::endl;std::cout<<"s1"<<std::endl;std::cout<<"s2"<<std::endl;//if(i<=2)system("ipcs -m");std::cout<<"-----"<<i<<std::endl;if(i==2){   char *cmd=new char[50];   sprintf(cmd,"ipcrm -m %d\0",shmID);   system(cmd);}std::cout<<addr<<std::endl;//shmdt(addr);sleep(3);}//forstd::cout<<"reveive end"<<std::endl;if(-1==shmctl(shmID,IPC_RMID,NULL)){std::cout<<"remove shared memory error:"<<errno<<std::endl;//error<<std::endl;perror(strerror(errno));}else{std::cout<<"remove shared memory ok"<<std::endl;}}else if(pid>0){//shmID=shmget(IPC_PRIVATE,len,IPC_CREAT|0600); std::cout<<"shmID="<<shmID<<std::endl;arg.shmID=shmID;std::cout<<"I am the parent ,pid="<<getpid()<<",parent pid"<<getppid()<<std::endl;if((pthread_create(&thid,&attr,thread,(void*)&arg))!=0)std::cout<<"create thread failed"<<std::endl;elsestd::cout<<"create thread successed"<<std::endl;sleep(10);pthread_exit(0);//in main for wait}else{std::cout<<"fork sub process failed"<<std::endl;}return EXIT_SUCCESS;}

部分输出结果：

6.信号量中IPC_PRIVATE类似于共享内存中，同样semget(IPC_PRIVATE,1,0666 | IPC_CREAT)需要在父子进程都可见的地方调用（即在创建子进程之前），否则不能实现内存的共享。

信号量中的semctl(semID[index],0,IPC_RMID,sem_union)删除是立即删除，不同于共享内存