最快的进程间通信方式你get了么

时间:2023-03-09 04:02:26
最快的进程间通信方式你get了么

  前言:天下武功为快不破!在信息爆炸、快速发展的新时代...,扯远了...。进程间通信方式有很多,但最快的方式你知道么?由我娓娓道来...

  一、共享内存方式

  主角闪亮登场了,噔噔瞪...,最快的方式就是共享内存了。实现共享内存的方式主要有两种:

  1. 存储映射I/O mmap函数实现
  2. shmget函数

   感觉学两个以上相同的知识时,就会学他们的区别,我也会避免不了进入俗套,也要简单来说它们的区别:

  最快的进程间通信方式你get了么

 注:此图引自《unix环境高级编程》 

  看到图片中“主要区别”四个大字了么?别告诉我:你近视看不到,打死你个龟孙!开玩笑啦,哈哈哈!只希望在学习知识时,不要感觉太乏味哦。在下文介绍完两种方式之后,你就会不明白它们的区别了。

  二、mmap函数实现共享内存

  1、存储映射I/O

   先来画个见图来介绍一下实现原理,如下图:  PS:依旧是全博客园最丑图,不接受反驳!!!

  最快的进程间通信方式你get了么

  mmap函数主要作用就是将磁盘文件映射到内存中,并返回这段内存的首地址,并可以将这块内存来当做“数组”来处理。要对这个图有一个模型(虽然是全博客园最丑图),对接下来的讲解有一定帮助。

  2、mmap函数及相关函数

  原型:void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);

  返回:成功:返回创建的映射区首地址;失败:MAP_FAILED宏,注意错误跟普通的不一样!

  参数说明:

addr:       建立映射区的首地址,由Linux内核指定。使用时,直接传递NULL

length: 欲创建映射区的大小

prot:      映射区权限PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_READ|PROT_WRITE

flags:     标志位参数(常用于设定更新物理区域、设置共享、创建匿名映射区)

MAP_SHARED:  会将映射区所做的操作反映到物理设备(磁盘)上。

MAP_PRIVATE: 映射区所做的修改不会反映到物理设备。

fd:         用来建立映射区的文件描述符

offset: 映射文件的偏移(4k的整数倍)

  3、munmap函数

  原型:int munmap(void *addr, size_t length); 成功:0; 失败:-1

  功能:同malloc函数申请内存空间类似的,mmap建立的映射区在使用结束后也应调用类似free的函数来释放。

  4、父子进程用mmap示例程序

  程序主要用共享内存进行通信,如下:

  

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/wait.h> int var = ; int main(void)
{
int *p;
pid_t pid; int fd;
fd = open("temp", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, );
if(fd < ){
perror("open error");
exit();
}
unlink("temp"); //删除临时文件目录项,使之具备被释放条件.
ftruncate(fd, ); //p = (int *)mmap(NULL, 4, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
p = (int *)mmap(NULL, , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, );
if(p == MAP_FAILED){ //注意:不是p == NULL
perror("mmap error");
exit();
}
close(fd); //映射区建立完毕,即可关闭文件 pid = fork(); //创建子进程
if(pid == ){
*p = ;
var = ;
printf("child, *p = %d, var = %d\n", *p, var);
} else {
sleep();
printf("parent, *p = %d, var = %d\n", *p, var);
wait(NULL); int ret = munmap(p, ); //释放映射区
if (ret == -) {
perror("munmap error");
exit();
}
} return ;
}

  三、匿名映射

  1、说明

通过使用我们发现,使用映射区来完成文件读写操作十分方便,父子进程间通信也较容易。但缺陷是,每次创建映射区一定要依赖一个文件才能实现。通常为了建立映射区要open一个temp文件,创建好了再unlink、close掉,比较麻烦。 可以直接使用匿名映射来代替。其实Linux系统给我们提供了创建匿名映射区的方法,无需依赖一个文件即可创建映射区。同样需要借助标志位参数flags来指定。

  使用MAP_ANONYMOUS (或MAP_ANON), 如:

  int *p = mmap(NULL, 4, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0);

  "4"随意举例,该位置表大小,可依实际需要填写。

  需注意的是,MAP_ANONYMOUS和MAP_ANON这两个宏是Linux操作系统特有的宏。在类Unix系统中如无该宏定义,可使用如下两步来完成匿名映射区的建立。

  ① fd = open("/dev/zero", O_RDWR);

  ② p = mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MMAP_SHARED, fd, 0);

  2、用"/dev/sero"示例匿名映射

  程序如下:

  

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h> int main(void)
{
int *p;
pid_t pid; int fd;
fd = open("/dev/zero", O_RDWR); p = mmap(NULL, , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, ); if(p == MAP_FAILED){ //注意:不是p == NULL
perror("mmap error");
exit();
} pid = fork(); //创建子进程
if(pid == ){
*p = ;
printf("child, *p = %d\n", *p);
} else {
sleep();
printf("parent, *p = %d\n", *p);
} munmap(p, ); //释放映射区 return ;
}

  

  总结:shmget函数会在另一篇博客介绍,欢迎评论交流