Совместно используемая память — это специальный диапазон адресов, создаваемых средствами IPC для одного процесса и включаемых в адресное пространство этого процесса. Другой процесс может затем "присоединить" тот же самый сегмент совместно используемой памяти к своему адресному пространству. Все процессы могут получать доступ к участкам памяти так, как будто эта память была выделена функцией malloc. Если один процесс записывает в совместно используемую память, изменения немедленно становятся видимыми любому другому процессу, имеющему доступ к этой совместно используемой памяти.
Совместно используемая память обеспечивает эффективный способ разделения и передачи данных между разными процессами. Сама по себе совместная используемая память не предоставляет никаких средств синхронизации, поэтому вы, как правило, вынуждены применять некоторые другие механизмы для синхронизации доступа к совместно используемой памяти. Обычно совместно используемая память применяется для обеспечения эффективного доступа к обширным областям памяти, а для синхронизации доступа к ней передаются небольшие сообщения.
Не существует автоматических средств для того, чтобы помешать второму процессу начать считывание совместно используемой памяти до того, как первый процесс закончит запись в нее. За синхронизацию доступа отвечает программист. На рис. 14.2 показан принцип работы совместно используемой памяти.
![]()
Рис. 14.2
Стрелки показывают отображение логического адресного пространства каждого процесса на доступную физическую память. На практике ситуация сложнее, потому что доступная память на самом деле представляет собой смесь физической памяти и страниц памяти, которые были выгружены на диск.
Функции для работы с совместно используемой памятью напоминают функции семафоров:
<b>#include <sys/shm.h></b>
<b>void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);</b>
<b>int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);</b>
<b>int shmdt(const void *shm_addr);</b>
<b>int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);</b>
Как и в случае семафоров, заголовочные файлы sys/types.h и sys/ipc.h автоматически включаются в программу файлом shm.h.
shmget
Создается совместно используемая память с помощью функции shmget:
<b>int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);</b>
Как и для семафоров, программа предоставляет key, фактически именующий сегмент совместно используемой памяти, а функция shmget возвращает идентификатор совместно используемой памяти, который применяется всеми последующими функциями для работы с этой областью памяти. Есть особое значение ключа IPC_PRIVATE, создающее для процесса частную, скрытую от других совместно используемую память. Обычно вы не будете пользоваться этим значением, да и кроме всего прочего в некоторых системах Linux можете обнаружить, что такая частная разделяемая память на самом деле далеко не частная.
Второй параметр size задает требуемый объем памяти в байтах.
Третий параметр shmflg содержит девять флагов прав доступа, которые используются так же, как флаги режима создающихся файлов. Для создания нового сегмента совместно используемой памяти специальный бит, описываемый IPC_CREAT, должен с помощью поразрядной операции OR быть объединен с правами доступа. Не считается ошибкой задание флага IPC_CREAT и передача ключа существующего сегмента совместно используемой памяти. Флаг IPC_CREAT, если в нем нет нужды, беззвучно игнорируется.
Флаги прав доступа к совместно используемой памяти очень полезны, поскольку позволяют процессу создать совместно используемую память, в которую могут писать процессы, принадлежащие создателю этой разделяемой памяти, а процессы, созданные другими пользователями, могут только читать этот сегмент памяти. Вы можете использовать этот механизм для обеспечения эффективного доступа к данным только для чтения, поместив их в совместно используемую память без какого- либо риска их повреждения другими пользователями.
Если совместно используемая память создана успешно, shmget вернет неотрицательное целое, идентификатор совместно используемой памяти. В случае аварийного завершения функция вернет -1.
shmat
Когда вы впервые создаете сегмент совместно используемой памяти, он недоступен ни одному процессу. Для того чтобы обеспечить доступ к совместно используемой памяти, нужно присоединить ее к адресному пространству процесса. Делается это с помощью функции shmat:
<b>void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg);</b>
Первый параметр shm_id — идентификатор совместно используемой области памяти, возвращаемый функцией shmget.
Второй параметр shm_addr — адрес, по которому совместно используемая память присоединяется к текущему процессу. Почти всегда его следует задавать пустым указателем, что позволяет системе выбрать адрес для доступа к совместно используемой памяти.
Третий параметр shmflg — набор поразрядных флагов. Два возможных значения: SHM_RND, в сочетании с shm_addr управляющее адресом, по которому присоединяется к процессу совместно используемая память, и SHM_RDONLY, которое делает присоединенную память доступной только для чтения. Очень редко возникает необходимость управлять адресом присоединения совместно используемой памяти. Как правило, следует позволить системе выбрать для вас адрес, поскольку в противном случае приложение станет в значительной степени аппаратно-зависимым.
Если вызов shmat завершился успешно, он вернет указатель на первый байт совместно используемой памяти. В случае аварийного завершения возвращается -1.
Наличие доступа для чтения совместно используемой памяти и записи в нее зависит от владельца (создателя сегмента совместно используемой памяти), прав доступа и владельца текущего процесса. Права доступа к совместно используемой памяти подобны правам доступа к файлам.
Исключение из этого правила возникает, если выражение shmflg & SHM_RDONLY равно true. В этом случае в совместно используемую память нельзя писать, даже если права доступа предоставляют такую возможность.
shmdt
Функция shmdt отсоединяет совместно используемую память от текущего процесса. Она принимает указатель на адрес, возвращенный функцией shmat. В случае успеха функция вернет 0, в случае ошибки - -1. Имейте в виду, что отсоединение совместно используемой памяти не уничтожает ее, а только делает эту память недоступной для текущего процесса.
