POSIX共享内存API

几种IPC机制可用于POSIX系统，包括共享内存和消息传递。在这里，我们探索共享内存的POSIX API。

POSIX共享内存是使用内存映射文件来组织的，这些文件将共享内存区域与文件相关联。进程必须首先使用shm_open()系统调用创建共享内存对象，如下所示：

shm_fd = shm_open(name, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
Parameters:
name: The first parameter specifies the name of the shared-memory object. 
Processes that wish to access this shared memory must refer to the 
object by this name.
O_CREAT | O_RDWR : The subsequent parameters specify that the shared-memory 
object is to be created if it does not yet exist (O_CREAT) and that the object is 
open for reading and writing (O_RDWR).

The last parameter establishes the directory permissions of the 
shared-memory object.

成功调用shm_open()将为共享内存对象返回一个整数文件描述符。建立对象后，ftruncate()函数用于配置对象的大小(以字节为单位)。通话

ftruncate(shm_fd, 4096);

将对象的大小设置为4，096字节。最后，mmap()函数建立一个包含共享内存对象的内存映射文件。它还返回指向用于访问共享内存对象的内存映射文件的指针。

显示面向生产者和消费者的POSIX共享内存API的程序

C program for Producer process illustrating POSIX shared-memory API.
  
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
  
int main()
{
    /* the size (in bytes) of shared memory object */
    const int SIZE = 4096;
  
    /* name of the shared memory object */
    const char* name = "OS";
  
    /* strings written to shared memory */
    const char* message_0 = "Hello";
    const char* message_1 = "World!";
  
    /* shared memory file descriptor */
    int shm_fd;
  
    /* pointer to shared memory obect */
    void* ptr;
  
    /* create the shared memory object */
    shm_fd = shm_open(name, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
  
    /* configure the size of the shared memory object */
    ftruncate(shm_fd, SIZE);
  
    /* memory map the shared memory object */
    ptr = mmap(0, SIZE, PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);
  
    /* write to the shared memory object */
    sprintf(ptr, "%s", message_0);
  
    ptr += strlen(message_0);
    sprintf(ptr, "%s", message1);
    ptr += strlen(message_1);
    return 0;
}

// C program for Consumer process illustrating
// POSIX shared-memory API.
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
  
int main()
{
    /* the size (in bytes) of shared memory object */
    const int SIZE = 4096;
  
    /* name of the shared memory object */
    const char* name = "OS";
  
    /* shared memory file descriptor */
    int shm_fd;
  
    /* pointer to shared memory object */
    void* ptr;
  
    /* open the shared memory object */
    shm_fd = shm_open(name, O_RDONLY, 0666);
  
    /* memory map the shared memory object */
    ptr = mmap(0, SIZE, PROT_READ, MAP_SHARED, shm_fd, 0);
  
    /* read from the shared memory object */
    printf("%s", (char*)ptr);
  
    /* remove the shared memory object */
    shm_unlink(name);
    return 0;
}

上面的程序在实现共享内存时使用了生产者－消费者模型。

• 生产者建立共享内存对象并写入共享内存，而使用者从共享内存中读取。
• 生产者创建一个名为OS的共享内存对象，并编写著名的字符串“ Hello World！”。共享内存。
• 程序内存映射一个指定大小的共享内存对象，并允许写入该对象。 (显然，生产者只需要写作即可。)
• 标记MAP SHARED指定对共享内存对象的更改将对所有共享对象的进程可见。注意，我们通过调用sprintf()函数并将格式化后的字符串写入指针ptr来写入共享内存对象。
• 每次写入后，我们必须将指针增加写入的字节数。使用者进程读取并输出共享内存的内容。
• 使用者还调用shm_unlink()函数，该函数在使用者访问共享存储器段之后将其删除。

参考
Silberschatz的操作系统概念