Создание объектов разделяемой памяти

Потоки внутри процесса совместно используют память, выделенную этому процессу. Для совместного использования памяти разными процессами необходимо создать область разделяемой памяти и затем отобразить эту область в адресное пространство процесса. Для создания и управления областями разделяемой памяти используются следующие вызовы.

Таблица 2.17. Функции создания и управления областями разделяемой памяти

Функция shm_open() принимает те же аргументы, что и функция ореn(), и возвращает объекту дескриптор файла. Эта функция позволяет создавать новые и открывать существующие объекты разделяемой памяти, как обычные файлы.

При создании нового объекта разделяемой памяти его размер устанавливается равным нулю. Для установки размера используется функция ftruncate() или функция shm_ctl(). Отметим, что это те же самые функции, которые используются для установки размеров файлов.

Если объект разделяемой памяти имеет дескриптор файла, то с помощью функции mmap() этот объект (или его часть) можно отобразить в адресное пространство процесса.

Функция ттар() определяется следующим образом:

void * mmap(void *where_I_want_it,

size_t length,

int memory_protections,

int mapping_flags,

int fd,

off_t offset_within_shared_memory) ;

"Отобразить в адресное пространство текущего процесса length байтов по смещению offset_within_shared_memory из объекта разделяемой памяти, связанного с дескриптором файла fd".

Функция mmap() отображает содержимое памяти по адресу where_i_want_it в адресном пространстве. Эта область памяти получит атрибуты защиты, заданные как memory_protections, а отображение памяти будет выполнено с учетом флагов mapping_flags.

Аргументы fd, offset_within_shared_memory и length определяют параметры части объекта разделяемой памяти, которая должна быть отображена в адресное пространство. Часто отображается весь объект целиком; в этом случае смещение (offset_within_shared_memory) задается равным нулю, а размер (length) — равным размеру объекта в байтах.

Функция ттар() возвращает адрес, по которому объект был отображен. Аргумент where_i_want_it используется системой в качестве указания на то, куда именно объект следует поместить. Если это возможно, объект будет помещен по заданному адресу. Большинство приложений задают адрес равным нулю, что дает системе возможность самостоятельно определять адрес для размещения объекта.

В качестве атрибута защиты memory protections могут быть заданы следующие типы

Таблица 2.18. Типы атрибута защиты

Флаги, задаваемые в mapping_flags, определяют способ отображения памяти. Эти флаги разбиваются на две части. Первая часть означает тип флага (табл. 2.19).

Таблица 2.19. Типы отображения памяти

Таблица 2.20, Модификатор типа отображения памяти

С помощью описанных ранее флагов отображения процесс может легко управлять совместным с другими процессами использованием памяти:

/* Отобразить область разделяемой памяти. */

fd = shm_open("datapoints", O_RDWR);

addr = mmap(0, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

Или совместным с оборудованием использованием памяти, например, видеопамятью:

/* Отобразить видеопамять VGA. */

addr = mmap(0, 65536, PROT_READ | PRQT_WRITE, MAP_PHYS | MAP_SHARED, NOFD, 0xa0000);

Или выделять буфер DMA-памяти для сетевой карты PCI:

/* Выделить физически сплошной буфер. */

addr = mmap(0, 262144, PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_NOCACHE, map_phys | map_anon, nofd, 0)_;

С помощью функции munmap() объект разделяемой памяти можно полностью или частично отсоединить (unmap) от адресного пространства. Применение этого примитива не ограничивается отсоединением разделяемой памяти. Он также может использоваться для отсоединения любой области памяти, занятой в каком-либо процессе. В сочетании с флагом MAP_ANON функция munmap() позволяет реализовать индивидуальный механизм постраничного выделения/отсоединения памяти (private page-level allocator/deallocator).

С помощью функции mprotect() можно изменить атрибуты защиты отображенной области памяти. Так же, как и функция munmap(), функция mprotect() не ограничивается областями разделяемой памяти и может применяться для изменения атрибутов защиты любой области памяти, занятой в каком-либо процессе.

Неименованные и именованные каналы

Неименованный канал (pipe) — это неименованный файл, который служит в качестве канала ввода/вывода между двумя и более взаимодействующими процессами. Один процесс записывает данные в канал, другой процесс читает эти данные из канала. Администратор программных каналов pipe предназначен действовать в роли буфера данных. Размер буфера определяется как PIPEBUF в файле <limits.h>. Канал уничтожается после закрытия его сторон. Функция pathconf() возвращает значение размера буфера.

Каналы обычно используются для организации параллельной работы двух процессов. При этом данные передаются по каналу от одного процесса другому только в одном направлении. (Если необходимо установить двунаправленное взаимодействие, вместо каналов должен использоваться обмен сообщениями.)

Именованные каналы (FIFOs) — по сути то же самое, что и неименованные каналы, но они представляют собой именованные постоянные файлы, которые хранятся в каталогах файловой системы.