Linux下IPC方式之共享存储映射（mmap）
Linux下IPC方式之共享存储映射（mmap）
- 1. 共享存储映射（mmap）
- 2. mmap九问
- 3. mmap实现父子进程通信
- 4. 匿名映射
- 5. mmap实现无血缘进程通信
1. 共享存储映射（mmap）
把文件中的某一段映射到内存上
mmap函数原型：
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
参数：
addr 建立映射区的首地址，由Linux内核指定。使用时，直接传递NULLlength 映射区长度prot
PROT_READ 可读
PROT_WRITE 可写flags
MAP_SHARED 共享的，对内存的修改会影响到源文件
MAP_PRIVATE 私有的fd 文件描述符offset 偏移量返回值
成功 返回 可用内存的首地址
失败 返回 MAP_FAILED
释放内存区
#include <sys/mman.h>
int munmap(void *addr, size_t length);
addr 传mmap返回值length mmap创建的长度返回值
成功：0； 失败：-1
实例（MAP_SHARED的作用是，你修改了内存，会影响文件）
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
#include<string.h>int main(){int fd=open("men.txt", O_RDWR);//创建映射区char *mem=(char*)mmap(NULL, 8, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if(mem==MAP_FAILED){perror("mmap err");return -1;}//拷贝数据strcpy(mem, "hello");//释放mmapmunmap(mem, 8);close(fd);return 0;
}
2. mmap九问
- 如果更改mem变量的地址，释放的时候munmap，传入mem还能成功吗？
- 如果对mem越界操作会怎样？
- 如果文件偏移量随便填个数会怎样？
- 如果文件描述符先关闭，对mmap映射有没有什么影响？
- open的时候，可以新创建一个文件来创建映射区吗？
- open文件选择O_WRONLY，可以吗？
- 当选择MAP_SHARED的时候，open文件选择O_RDONLY，prot可以选择PROT_READ|PROT_WRITE吗？
- mmap什么情况下会报错？
- 如果不判断返回值会怎么样？
1.如果更改mem变量的地址，释放的时候munmap，传入mem还能成功吗？
问题一的测试：（不能改，否则会释放失败）
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
#include<string.h>int main(){int fd=open("men.txt", O_RDWR);//创建映射区char *mem=mmap(NULL, 8, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if(mem==MAP_FAILED){perror("mmap err");return -1;}//拷贝数据strcpy(mem, "hello");mem++;//如果释放失败if (munmmap(mem, 8) < 0) {perror("munmmap err");}close(fd);return 0;
}
运行结果：
2.如果对mem越界操作会怎样？
问题二的测试：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
#include<string.h>int main(){int fd=open("men.txt", O_RDWR);//创建映射区char *mem=mmap(NULL, 8, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if(mem==MAP_FAILED){perror("mmap err");return -1;}//拷贝数据strcpy(mem, "hellollllllllllll");//释放内存munmmap(mem, 8);close(fd);return 0;
}
文件的大小对映射区操作有影响，尽量避免。
3.如果文件偏移量随便填个数会怎样？
char *mem=mmap(NULL, 8, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 1000000000);
offset必须是4k的整数倍。
4.如果文件描述符先关闭，对mmap映射有没有什么影响？
没有。因为mmap之后，通道就打通了，文件就没用了。
5.open的时候，可以新创建一个文件来创建映射区吗？
int fd=open("men.txt", O_RDWR|O_TRUNC, 0664);//创建并截断文件
如果新创建的文件是空的，会报错。
如果文件大小不为0，则可以。
6.open文件选择O_WRONLY，可以吗？
不可以，映射到内存的时候隐含一次读操作，如果只有写权限，则会报错
7.当选择MAP_SHARED的时候，open文件选择O_RDONLY，prot可以选择PROT_READ|PROT_WRITE吗？
不可以。SHARED的时候，映射区的权限要小于等于open文件的权限。
3. mmap实现父子进程通信
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{// 先创建映射区int fd = open("mem.txt",O_RDWR);int *mem = mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);//int *mem = mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE,fd,0);if(mem == MAP_FAILED){perror("mmap err");return -1;}// fork子进程pid_t pid = fork();// 父进程和子进程交替修改数据if(pid == 0 ){//son *mem = 100;printf("child,*mem = %d\n",*mem);sleep(3);printf("child,*mem = %d\n",*mem);}else if(pid > 0){//parentsleep(1);printf("parent,*mem=%d\n",*mem);*mem = 1001;printf("parent,*mem=%d\n",*mem);//回收子进程wait(NULL);}//释放内存munmap(mem,4);close(fd);return 0;
}
运行结果
将上面的注释去掉，改成
//int *mem = mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
int *mem = mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE,fd,0);
运行结果
父进程并没有读到子进程的数据，子进程也没有读到父进程改的数据。
如果要实现父子进程之间通信，需要将flags设为MAP_PRIVATE
4. 匿名映射
避免打开文件的操作（上面的例子都有调用open函数）
int *mem = mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANON,-1,0);
使用示例
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{int *mem = mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANON,-1,0);if(mem == MAP_FAILED){perror("mmap err");return -1;}pid_t pid = fork();if(pid == 0 ){//son *mem = 101;printf("child,*mem=%d\n",*mem);sleep(3);printf("child,*mem=%d\n",*mem);}else if(pid > 0){//parent sleep(1);printf("parent,*mem=%d\n",*mem);*mem = 10001;printf("parent,*mem=%d\n",*mem);wait(NULL);}munmap(mem,4);return 0;
}
运行结果
注意：有的Unix系统中没有MAP_ANON，ANONYMOUS这两个宏。此时该怎么办？
此时用这个
/dev/zero 是一个聚宝盆，无限大，用它做匿名映射，你想取多大都可以。
另外一个，/dev/null 是一个无底洞，一般错误信息重定向到这个文件中
小技巧——快速把一个文件头几行的数据重定向到另一个文件中（会覆盖目标文件）
5. mmap实现无血缘进程通信
写端
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>typedef struct _Student{int sid;char sname[20];
}Student;int main(int argc,char *argv[])
{if(argc != 2){printf("./a.out filename\n");return -1;}// 1. open file int fd = open(argv[1],O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0666);//结构体的大小int length = sizeof(Student);//将文件大小改变为参数length指定的大小，//如果原来的文件大小比参数length大，则超过的部分会被删除，//如果原来的文件大小比参数length小，则文件将被扩展ftruncate(fd,length);// 2. mmapStudent * stu = mmap(NULL,length,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);//如果不判断是否出错，会死的很难看if(stu == MAP_FAILED){perror("mmap err");return -1;}int num = 1;// 3. 修改内存数据while(1){stu->sid = num;sprintf(stu->sname,"xiaoming-%03d",num++);sleep(1);//相当于每隔1s修改一次映射区的内容}// 4. 释放映射区和关闭文件描述符munmap(stu,length);close(fd);return 0;
}
读端
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>typedef struct _Student{int sid;char sname[20];
}Student;int main(int argc,char *argv[])
{//open file int fd = open(argv[1],O_RDWR);//mmap int length = sizeof(Student);Student *stu = mmap(NULL,length,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);if(stu == MAP_FAILED){perror("mmap err");return -1;}//read data while(1){printf("sid=%d,sname=%s\n",stu->sid,stu->sname);sleep(1);}//close and munmap munmap(stu,length);close(fd);return 0;
}
运行结果：
再开一个读的：
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