linux网络编程之共享内存介绍

今天是个好日子，洋人之节乃全球同庆，圣诞一来感觉就要过年了，不过今晚心情有点打折扣，给心爱的人打电话没有打通，本想在平安夜送上快乐的祝福给她，糟糕的心情让自己好像泄了气的皮球一样，无精打彩，心情灰暗，不过我爱的人只要幸福快乐，一个电话又值得了几个钱，也许她也在欢庆，那此时的我也要同庆啦，在这美好的夜晚我该如何度过呢，当然是学习啦，集中去干一件自己喜欢的事当然也无比快乐美好的，稍微抒发了一下内心，言归正传~

1、用管道或者消息队列传递数据

这个示意图的功能是服务器向客户端传输文件，如下：

①、首先要将文件从内核读取到进程的用户空间当中，所以这里就涉及到了一次read()系统调用。

②、服务器需要将读取到的数据拷贝到管道或消息队列当中，涉及到第二次系统调用。

③、对于客户端来说，需要从管道或消息队列中读取这些数据，涉及到第三次系统调用。

④、读到这些数据到应用的数据缓冲区当中，然后将缓冲区的内容写到输出文件中，涉及到第四次系统调查用。

从以上步骤来看，总共涉及到了四次系统调用，四次内存拷贝（从内核空间到用户空间），那共享内容方式又如何呢？

2、用共享内存传递数据

下面来学习一下相关函数的使用：

下面来看一下内存映射文件示意图:

下面则用代码来实践一下：

下面来创建一个文件：

下面来运行一下：

接下来对文件进行映射：

当映射成功之后，接下来则往文件中写入一些数据，这时候就可以直接通过指针写入了，对文件的操作就好像对内存的访问,如下：

下面来运行一下：

可见就通过内存的方式来对文件进行了数据写入，这就是内存映射文件的作用。

下面来写一个读取文件内容的功能，将写入的五个同学的数据读出来，基于mmap_write.c来写，代码差不多：

mmap_read.c:

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

#define ERR_EXIT(m) 
        do 
        { 
                perror(m); 
                exit(EXIT_FAILURE); 
        } while(0)


typedef struct stu
{
    char name[4];
    int age;
} STU;

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <file>
", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int fd;
    fd = open(argv[1], O_RDWR);
    if (fd == -1)
        ERR_EXIT("open");

    STU *p;
    p = (STU*)mmap(NULL, sizeof(STU)*5, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (p == NULL)
        ERR_EXIT("mmap");

    //从映射内存中，来读取文件的内容
    int i;
    for (i=0; i<5; i++)
    {
        printf("name = %s age = %d
", (p+i)->name, (p+i)->age);
    }

    munmap(p, sizeof(STU)*5);
    printf("exit ...
");

    return 0;
}

编译运行：

【了解既可】

对共享内存进行写操作的时候：

实际上，这些操作并没有立刻写回到文件当中，内核也会选择一个比较好的时机将这些内容写入到文件当中，如果我们想要立刻写回到文件当中，则就可以用msync函数了。

①、映射不能改变文件的大小

下面来修改一下程序来验证一下：

②、可用于进程间通信的有效地址空间不完全受限于被映射文件的大小

mmap在映射的时候，是将其映射到一个内存页面当中，也就是说，我们可以通讯的区域是以内存页面为单位的，比如我们映射了40个字节，但是内存页面肯定是大于40个字节的，所以能够通信的有效地址空间肯定是超过了40个字节，下面也用程序来说明一下：

编译运行：

在写进程还没结束时，再快速地运行读进程时，从中可以发现读到了10个学生信息，这也就论证了这点，为什么能读到10个学生信息，因为我们所映射的内存共享区大于文件的内容，因为映射的时候是基于页面来分配的，我们映射了40个字节，可能分配了4K的空间，只要我们在这4K的地址空间中访问就不会出错，如果我们超过了4K的地址空间，则很可能会产生一个SIGBUS的信号，如果我们访问的大小超过了几个内存页面，则有可能还会产生一个SIGSEGV信号，这取决于我们超出部份的大小。

而如果写进程结束了，再来读取，从实验结果来看，后面的五个学生信息就读取不到了，为什么呢？因为写进程结束了，也就是先前的那块内存映射区域，对于读端进程来说已经看不到了，这时读端进程又去从文件当中进行映射，只能够看到五个学生的信息了，所以说为啥要用sleep 10来说明这一问题。

③、文件一旦被映射后，所有对映射区域的访问实际上是对内存区域的访问。映射区域内容写回文件时，所写内容不能超过文件的大小，

好了，今天就学到这，有些难理解，可以好好消化，下回见~