Linux下进程间通信：共享存储揭秘

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2024-02-03 05:33:29

共享存储：揭开 Linux 下进程间通信的奥秘

引言

在计算机系统中，进程是独立运行的程序，拥有各自的地址空间和资源。当多个进程同时运行时，它们需要进行数据交换和共享，这便需要借助进程间通信 (IPC) 机制。

进程间通信 (IPC) 的核心概念

IPC 是指多个进程之间相互通信和交换信息的能力。在 Linux 系统中，IPC 有多种实现方式，包括共享内存、管道、消息队列、信号量和套接字等。

共享存储概述：共享文件与共享内存

在共享存储中，两个或多个进程使用相同的内存空间来进行数据交换和共享。这种方法有两种实现方式：共享文件和共享内存。

共享文件：共享文件的原理与应用

共享文件是一种较为简单的方式，它允许进程通过文件系统来共享数据。进程可以打开同一个文件，并对文件内容进行读写操作。这种方式适用于数据量较小，且不需要频繁读写的场景。

共享内存：深入解析共享内存技术

共享内存是一种更高级的方式，它允许进程直接访问彼此的内存空间。这种方式比共享文件更加高效，因为不需要通过文件系统进行数据传输。共享内存适用于数据量较大，且需要频繁读写的场景。

共享文件与共享内存的比较

共享文件和共享内存各有优缺点，可根据实际应用场景进行选择。

特性	共享文件	共享内存
数据传输速度	较慢，受限于文件系统	较快，直接访问内存
数据量	适用于小数据量	适用于大数据量
数据访问频率	适用于不频繁访问的数据	适用于频繁访问的数据
安全性	较低，需要文件系统权限控制	较高，可以通过内存保护机制控制访问

代码示例：使用共享文件和共享内存进行进程间通信

为了更好地理解共享存储机制，我们提供了两个代码示例，分别演示了如何使用共享文件和共享内存进行进程间通信。

共享文件示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main() {
  // 创建一个共享文件
  int fd = open("shared_file", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
  if (fd == -1) {
    perror("open");
    exit(1);
  }

  // 写入数据到共享文件中
  char *data = "Hello, world!";
  write(fd, data, strlen(data));

  // 关闭共享文件
  close(fd);

  return 0;
}

共享内存示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>

int main() {
  // 创建共享内存段
  int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT | 0644);
  if (shmid == -1) {
    perror("shmget");
    exit(1);
  }

  // 将共享内存段映射到进程地址空间
  char *shared_memory = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
  if (shared_memory == (char *)-1) {
    perror("shmat");
    exit(1);
  }

  // 写入数据到共享内存段
  strcpy(shared_memory, "Hello, world!");

  // 等待其他进程读取数据
  sleep(10);

  // 将共享内存段从进程地址空间解除映射
  shmdt(shared_memory);

  // 销毁共享内存段
  shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

  return 0;
}