System V IPC

1、概述

　　　System V IPC共有三種類型：System V消息隊列、System V 信號量、System V 共享內存區。 System V IPC操作函數如下：

2、key_t鍵和ftok函數

　　三種類型的IPC使用key_t值作為他們的名字，頭文件<sys/types.h>把key_t定義為一個整數，通常是一個至少32位的整數，由ftok函數賦予的。函數ftok把一個已存的路徑和一個整數標識符轉換成一個key_t值，稱為IPC鍵。函數原型如下：

#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);  //成功返回IPC鍵，出錯返回-1

寫個程序看看ftok是如何組合IPC鍵，程序如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>

typedef unsigned long u_long;

int main(int argc,char *argv[])
{
    struct stat st;
    key_t  key;
    if(argc != 2)
    {
        printf("usage: ftok<pathname>");
        exit(0);
    }
    //獲取文件結構信息
    if (stat(argv[1],&st) == -1)
    {
        perror("stat() error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("st_dev : %lx,st_ino: %lx ",(u_long)st.st_dev,(u_long)st.st_ino);
    //產生IPC鍵
    if((key = ftok(argv[1],0x57)) == -1)
    {
        perror("ftok() error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("key: %x\n",key);
    exit(0);
}

在Ubuntu上程序測試結果如下：

可以看出在Linux上面IPC鍵使用的是id低8位，st_dev的低8位以及st_ino的低16位構成的。

3、ipc_perm結構

　　內核給每個IPC對象維護一個信息結構，內容跟內核給文件維護的信息類似。Unix下結構信息如下：

struct ipc_perm
{
key_t 　　　　　　key; 　　  /* Key supplied to semget(2) */
uid_t 　　　　 　　uid; 　　  /* Effective UID of owner */
gid_t 　　　　 　　gid; 　　  /* Effective GID of owner */
uid_t 　　　　 　　cuid; 　　 /* Effective UID of creator */
gid_t 　　　　　　 cgid; 　　 /* Effective GID of creator */
unsigned short 　 mode; 　 /* Permissions */
unsigned short     seq; 　　 /* Sequence number */
};

在Linux該結構信息如下：

參考http://linux.die.net/man/5/ipc

4、創建與打開IPC通道

　　對於key值，有兩種選擇：

（1）調用fotk函數，給它傳遞pathname和id。

（2）指定key為IPC_PRIVATE，保證會創建一個新的、唯一的IPC對象。

5、IPC權限

For semaphores (from sys/sem.h)
#define SEM_A 0200 /* alter permission */
#define SEM_R 0400 /* read permission */

For message queues (from sys/msg.h)
#define MSG_R 0400 /* read permission */
#define MSG_W 0200 /* write permission */

For shared memory (from sys/shm.h)
#define SHM_R 0400 /* read permission */
#define SHM_W 0200 /* write permission */

6、標識符重用

　　System V IPC 標識符是系統范圍的，不是特定於進程的。ipc_perm結構含有一個名為seq的變量，是內核為系統每個潛在的IPC對象維護的計數器，每當刪除一個IPC對象時，內核就遞增相應的槽位號，若溢出則循環到0。這樣避免短時間內重用System V IPC標識符，有助於確保過早終止的服務器重新啟動后不會重用標識符。寫個程序測試輸出有megget返回的前10個標識符值，程序如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>

#define MSG_R 0400 /* read permission */
#define MSG_W 0200 /* write permission */

#define SVMSG_MODE (MSG_R | MSG_W | MSG_R >>3 | MSG_R >>6)

int main()
{
    int i,msqid;
    for(i=0;i<10;++i)
    {
        msqid = msgget(IPC_PRIVATE,SVMSG_MODE|IPC_CREAT);
        printf("msqid = %d\n",msqid);
        msgctl(msqid,IPC_RMID,NULL);
    }
    exit(0);
}

在Ubuntu上面測試結果如下： 

7、ipcs和ipcrm程序

　　System V IPC的三種類型不是以文件系統中的路徑名標識的，不能使用ls和rm程序查看和刪除。而是同ipcs程序輸出System V IPC特性的各種信息，ipcrm則刪除一個System V 消息隊列、信號量或共享內存區。

ipcs - 分析消息隊列、共享內存和信號量
ipcs [-mqs] [-abcopt] [-C core] [-N namelist]
-m 輸出有關共享內存(shared memory)的信息
-q 輸出有關信息隊列(message queue)的信息
-s 輸出信號量(semaphore)的信息

輸出本機所有System V IPC消息如下：

ipcrm - 刪除ipc(清除共享內存信息)
ipcrm -m|-q|-s shm_id
-m 輸出有關共享內存(shared memory)的信息
-q 輸出有關信息隊列(message queue)的信息
-s 輸出信號量(semaphore)的信息

8、內核限制

　　System V IPC的多數實現在有內在的內核限制，如消息隊列的最大數目、每個信號集的最大信號量數等等。