共享内存的创建
共享内存是存在于内核级别的一种资源，在shell中可以使用ipcs命令来查看当前系统IPC中的状态，在文件系统/proc目录下有对其描述的相应文件。函数shmget可以创建或打开一块共享内存区。函数原型如下： #include <sys/shm.h> int shmget( key_t key, size_t size, int flag ) 函数中参数key用来变换成一个标识符，而且每一个IPC对象与一个key相对应。当新建一个共享内存段时，size参数为要请求的内存长度（以字节为单位）。 注意：内核是以页为单位分配内存，当size参数的值不是系统内存页长的整数倍时，系统会分配给进程最小的可以满足size长的页数，但是最后一页的剩余部分内存是不可用的。 当打开一个内存段时，参数size的值为0。参数flag中的相应权限位初始化ipc_perm结构体中的mode域。同时参数flag是函数行为参数，它指定一些当函数遇到阻塞或其他情况时应做出的反应。shmid_ds结构初始化如表14-4所示。
编辑本段初始化
shmid_ds结构数据 初 值 shmid_ds结构数据 初 值
shm_lpid 0 shm_dtime 0
shm_nattach 0 shm_ctime 系统当前值
shm_atime 0 shm_segsz 参数 size
下面实例演示了使用shmget函数创建一块共享内存。程序中在调用shmget函数时指定key参数值为IPC_PRIVATE，这个参数的意义是创建一个新的共享内存区，当创建成功后使用shell命令ipcs来显示目前系统下共享内存的状态。命令参数-m为只显示共享内存的状态。 （1）在vi编辑器中编辑该程序如下： 程序清单14-8 create_shm.c 使用shmget函数创建共享内存 #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #define BUFSZ 4096 int main ( void ) printf ( "successfully created segment : %d \n", shm_id ) system( "ipcs -m")/*调用ipcs命令查看IPC*/ exit( 0 ) } （2）在shell中编译该程序如下： $gcc create_shm.c–o create_shm （3）在shell中运行该程序如下： $./ create_shm successfully created segment : 2752516 ------ Shared Memory Segments -------- key shmid owner perms bytes nattch status 0x00000000 65536 root 600 393216 2 dest 0x00000000 2654209 root 666 4096 0 0x0056a4d5 2686978 root 600 488 1 0x0056a4d6 2719747 root 600 131072 1 0x00000000 2752516 root 666 4096 0 上述程序中使用shmget函数来创建一段共享内存，并在结束前调用了系统shell命令ipcs –m来查看当前系统IPC状态。
编辑本段共享内存的 *** 作
由于共享内存这一特殊的资源类型，使它不同于普通的文件，因此，系统需要为其提供专有的 *** 作函数，而这无疑增加了程序员开发的难度（需要记忆额外的专有函数）。使用函数shmctl可以对共享内存段进行多种 *** 作，其函数原型如下： #include <sys/shm.h> int shmctl( int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf ) 函数中参数shm_id为所要 *** 作的共享内存段的标识符，struct shmid_ds型指针参数buf的作用与参数cmd的值相关，参数cmd指明了所要进行的 *** 作，其解释如表14-5所示。
编辑本段cmd参数详解
cmd的值 意 义
IPC_STAT 取shm_id所指向内存共享段的shmid_ds结构，对参数buf指向的结构赋值
IPC_SET 使用buf指向的结构对sh_mid段的相关结构赋值，只对以下几个域有作用，shm_perm. uid shm_perm.gid以及shm_perm.mode 注意此命令只有具备以下条件的进程才可以请求： 1．进程的用户ID等于shm_perm.cuid或者等于shm_perm.uid 2．超级用户特权进程
IPC_RMID 删除shm_id所指向的共享内存段，只有当shmid_ds结构的shm_nattch域为零时，才会真正执行删除命令，否则不会删除该段 注意此命令的请求规则与IPC_SET命令相同
SHM_LOCK 锁定共享内存段在内存，此命令只能由超级用户请求
SHM_UNLOCK 对共享内存段解锁，此命令只能由超级用户请求
使用函数shmat将一个存在的共享内存段连接到本进程空间，其函数原型如下： #include <sys/shm.h> void *shmat( int shm_id, const void *addr, int flag ) 函数中参数shm_id指定要引入的共享内存，参数addr与flag组合说明要引入的地址值，通常只有2种用法，addr为0，表明让内核来决定第1个可以引入的位置。addr非零，并且flag中指定SHM_RND，则此段引入到addr所指向的位置（此 *** 作不推荐使用，因为不会只对一种硬件上运行应用程序，为了程序的通用性推荐使用第1种方法），在flag参数中可以指定要引入的方式（读写方式指定）。 %说明：函数成功执行返回值为实际引入的地址，失败返回–1。shmat函数成功执行会将shm_id段的shmid_ds结构的shm_nattch计数器的值加1。 当对共享内存段 *** 作结束时，应调用shmdt函数，作用是将指定的共享内存段从当前进程空间中脱离出去。函数原型如下： #include <sys/shm.h> int shmdt( void *addr) 参数addr是调用shmat函数的返回值，函数执行成功返回0，并将该共享内存的shmid_ds结构的shm_nattch计数器减1，失败返回–1。 下面实例演示了 *** 作共享内存段的流程。程序的开始部分先检测用户是否有输入，如出错则打印该命令的使用帮助。接下来从命令行读取将要引入的共享内存ID，使用shmat函数引入该共享内存，并在分离该内存之前睡眠3秒以方便查看系统IPC状态。 （1）在vi编辑器中编辑该程序如下： 程序清单14-9 opr_shm.c *** 作共享内存段 #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main ( int argc, char *argv[] ) shm_id = atoi(argv[1])/*得到要引入的共享内存段*/ /*引入共享内存段，由内核选择要引入的位置*/ if ( (shm_buf = shmat( shm_id, 0, 0)) <(char *) 0 ) printf ( " segment attached at %p\n", shm_buf )/*输出导入的位置*/ system("ipcs -m") sleep(3)/* 休眠 */ if ( (shmdt(shm_buf)) <0 )printf ( "segment detached \n" ) system ( "ipcs -m " )/*再次查看系统IPC状态*/ exit ( 0 ) } （2）在shell中编译该程序如下： $gcc opr_shm.c–o opr_shm （3）在shell中运行该程序如下： $./ opr_shm 2752516 segment attached at 0xb7f29000 ------ Shared Memory Segments -------- key shmid owner perms bytes nattch status 0x00000000 65536 root 600 393216 2 dest 0x00000000 2654209 root 666 4096 0 0x0056a4d5 2686978 root 600 488 1 0x0056a4d6 2719747 root 600 131072 1 0x00000000 2752516 root 666 4096 1 segment detached ------ Shared Memory Segments -------- key shmid owner perms bytes nattch status 0x00000000 65536 root 600 393216 2 dest 0x00000000 2654209 root 666 4096 0 0x0056a4d5 2686978 root 600 488 1 0x0056a4d6 2719747 root 600 131072 1 0x00000000 2752516 root 666 4096 0 上述程序中从命令行中读取所要引入的共享内存ID，并使用shmat函数引入该内存到当前的进程空间中。注意在使用shmat函数时，将参数addr的值设为0，所表达的意义是由内核来决定该共享内存在当前进程中的位置。由于在编程的过程中，很少会针对某一个特定的硬件或系统编程，所以由内核决定引入位置也就是shmat推荐的使用方式。在导入后使用shell命令ipcs –m来显示当前的系统IPC的状态，可以看出输出信息中nattch字段为该共享内存时的引用值，最后使用shmdt函数分离该共享内存并打印系统IPC的状态。
编辑本段共享内存使用注意事项
共享内存相比其他几种方式有着更方便的数据控制能力，数据在读写过程中会更透明。当成功导入一块共享内存后，它只是相当于一个字符串指针来指向一块内存，在当前进程下用户可以随意的访问。缺点是，数据写入进程或数据读出进程中，需要附加的数据结构控制，共享内存通信数据结构示意如图14-9所示。
编辑本段结构示意
%说明：图中两个进程同时遵循一定的规则来读写该内存。同时，在多进程同步或互斥上也需要附加的代码来辅助共享内存机制。 在共享内存段中都是以字符串的默认结束符为一条信息的结尾。每个进程在读写时都遵守这个规则，就不会破坏数据的完整性。
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Linux的内核源代码可以从很多途径得到。一般来讲，在安装的linux系统下，/usr/src/linux目录下的东西就是内核源代码。对于源代码的阅读，要想比较顺利，事先最好对源代码的知识背景有一定的了解。对于linux内核源代码来讲，我认为，基本要求是:1、 *** 作系统的基本知识2、对C语言比较熟悉，最好要有汇编语言的知识和GNU C对标准C的扩展的知识的了解。另外在阅读之前，还应该知道Linux内核源代码的整体分布情况。我们知道现代的 *** 作系统一般由进程管理、内存管理、文件系统、驱动程序、网络等组成。看一下Linux内核源代码就可看出，各个目录大致对应了这些方面。Linux内核源代码的组成如下(假设相对于linux目录):
arch 这个子目录包含了此核心源代码所支持的硬件体系结构相关的核心代码。如对于X86平台就是i386。
include 这个目录包括了核心的大多数include文件。另外对于每种支持的体系结构分别有一个子目录。
init 此目录包含核心启动代码。
mm 此目录包含了所有的内存管理代码。与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/mm目录下，如对应于X86的就是arch/i386/mm/fault.c 。
drivers 系统中所有的设备驱动都位于此目录中。它又进一步划分成几类设备驱动，每一种也有对应的子目录，如声卡的驱动对应于drivers/sound。
ipc 此目录包含了核心的进程间通讯代码。
modules 此目录包含已建好可动态加载的模块。
fs Linux支持的文件系统代码。不同的文件系统有不同的子目录对应，如ext2文件系统对应的就是ext2子目录。
kernel 主要核心代码。同时与处理器结构相关代码都放在arch/*/kernel目录下。
net 核心的网络部分代码。里面的每个子目录对应于网络的一个方面。
lib 此目录包含了核心的库代码。与处理器结构相关库代码被放在arch/*/lib/目录下。
scripts此目录包含用于配置核心的脚本文件。
Documentation 此目录是一些文档，起参考作用。
俗话说:“工欲善其事，必先利其器”。 阅读象Linux核心代码这样的复杂程序令人望而生畏。它象一个越滚越大的雪球，阅读核心某个部分经常要用到好几个其他的相关文件，不久你将会忘记你原来在干什么。所以没有一个好的工具是不行的。由于大部分爱好者对于Window平台比较熟悉，并且还是常用Window系列平台，所以在此我介绍一个Window下的一个工具软件:Source Insight。这是一个有30天免费期的软件，可以从www.sourcedyn.com下载。安装非常简单，和别的安装一样，双击安装文件名，然后按提示进行就可以了。安装完成后，就可启动该程序。这个软件使用起来非常简单，是一个阅读源代码的好工具。它的使用简单介绍如下:先选择Project菜单下的new，新建一个工程，输入工程名，接着要求你把欲读的源代码加入(可以整个目录加)后，该软件就分析你所加的源代码。分析完后，就可以进行阅读了。对于打开的阅读文件，如果想看某一变量的定义，先把光标定位于该变量，然后点击工具条上的相应选项，该变量的定义就显示出来。对于函数的定义与实现也可以同样 *** 作。别的功能在这里就不说了，有兴趣的朋友可以装一个Source Insight，那样你阅读源代码的效率会有很大提高的。怎么样，试试吧!
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