使用 mmap-ed 内存实现进程间通信：避免临时文件和管道

2024-03-08 08:24:09

使用 mmap-ed 内存作为进程的 stdin 和 stdout

引言

在 Linux 系统中，mmap 是一种将文件或其他对象映射到进程地址空间的技术。这允许应用程序直接访问映射对象的内存，而无需进行系统调用。本教程将重点介绍如何使用 mmap-ed 内存作为进程的标准输入 (stdin) 和标准输出 (stdout)，从而避免使用临时文件或管道。

创建和映射共享内存

创建共享内存对象： 使用 shm_open() 系统调用创建一个共享内存对象，并指定必要的访问权限和标志。
设置共享内存大小： 使用 ftruncate() 设置共享内存对象的所需大小。
映射共享内存： 使用 mmap() 将共享内存对象映射到进程的地址空间。这将返回一个指向映射内存的指针。

写入 stdin 内存

父进程可以访问映射内存并写入数据，该数据将作为进程的 stdin。

// 在共享内存中写入数据到 stdin
strcpy(p_shm, "输入数据");

执行子进程

使用 fork() 创建一个子进程。子进程将继承父进程的共享内存映射。

pid_t pid = fork();

子进程读取 stdout 内存

子进程可以访问映射内存并读取数据，该数据来自进程的 stdout。

// 从共享内存中读取输出数据
printf("输出数据：%s\n", p_shm);

等待子进程完成

父进程使用 waitpid() 等待子进程完成。

waitpid(pid, NULL, 0);

取消映射和关闭文件符

最后，父进程取消映射共享内存并关闭文件符。

munmap(p_shm, size);
close(fd);

示例代码

以下是一个示例代码，展示如何使用 mmap-ed 内存作为 stdin 和 stdout 来执行进程：

#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    // 创建共享内存对象
    int fd = shm_open("/my_stdin", O_CREAT | O_RDWR, 0666);

    // 设置共享内存大小
    ftruncate(fd, 100);

    // 映射共享内存
    char *p_shm = (char *)mmap(0, 100, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

    // 父进程写入 stdin 内存
    strcpy(p_shm, "输入数据");

    // 执行子进程
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        // 子进程读取 stdout 内存
        printf("输出数据：%s\n", p_shm);
    } else {
        // 父进程等待子进程完成
        waitpid(pid, NULL, 0);

        // 取消映射共享内存
        munmap(p_shm, 100);

        // 关闭文件描述符
        close(fd);
    }

    return 0;
}