共享内存、消息队列、信号量
一般来说，共享内存、消息队列、信号量详解这三个技术，用的不多，简单认识了即可。如果想进一步了解，可以接着AI学习。
目录
一、共享内存
1、理解
2、相关函数和命令
共享内存函数：
相关命令：
二、消息队列（了解即可）
三、信号量(了解即可)
一、共享内存
1、理解
共享内存是一种允许多个进程访问同一块物理内存区域的IPC机制。共享内存的主要特点是：
- 高效性：因为进程之间通过直接读写共享的内存区域来进行通信，速度很快，开销较低。
- 数据一致性：多个进程可以同时访问共享内存，数据一致性由进程自行管理，通常需要额外的同步机制（如互斥锁、信号量等）来防止数据竞争和冲突。
操作系统内存在多个共享内存，提供多个进程间通信
因此要管理共享内存
先描述，在组织
因此共享内存有结构体对象,叫做struct Shm；因此也有对应数据结构和匹配算法
对共享内存的管理，变成了对链表的增删查改
共享内存不随着进程的结束而释放
而是一直存在，直到系统重启
即共享内存生命周期随内核
文件生命周期随进程
因此需要手动释放
共享内存挂接到进程：
共享内存 在挂接的进程之间构成一个虚拟地址-物理地址之间形成映射
页表的虚拟地址，映射到进程地址空间中的共享区
CPU就可以通过进程PCB的共享区访问到共享内存
共享内存不对内容数据保护
我还没有写完，你就读了，这会导致信息数据不一致
这是共享内存缺点，需要解决
但是同时，共享内存的访问不需要系统调用
所以共享内存是进程间通信最快的方式
因为减少数据拷贝次数
解决共享内存不保护问题：（信息不一致）
进程间再建立管道，利用管道的同步机制
共享内存大小建议：4096*n
2、相关函数和命令
共享内存函数：
shmget：
- 用法：
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);- 参数：
key：共享内存段的标识符，通常通过ftok函数生成。size：共享内存段的大小（以字节为单位）。shmflg：标志位，用于设置共享内存的权限和创建选项，例如IPC_CREAT（如果不存在则创建）、IPC_EXCL（如果已存在则失败）等。- 返回值：成功时返回共享内存段的标识符（一个非负整数）；失败时返回 -1。
shmat：
- 用法：
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);- 参数：
shmid：由shmget返回的共享内存段标识符。shmaddr：指定共享内存段的附加地址，通常设置为NULL以自动选择。shmflg：附加标志，常用0。- 返回值：成功时返回指向共享内存段的指针；失败时返回 (void *) -1。
常用接口：
shmdt：
- 用法：
int shmdt(const void *shmaddr);- 参数：
shmaddr：指向共享内存段的指针，通常是shmat返回的指针。- 返回值：成功时返回 0；失败时返回 -1。
shmctl：
- 用法：
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);- 参数：
shmid：共享内存段标识符。cmd：操作命令，例如IPC_STAT（获取共享内存信息）、IPC_RMID（删除共享内存段）等。buf：指向shmid_ds结构体的指针，用于存储或设置共享内存的信息。- 返回值：根据
cmd参数的不同，返回不同的值；失败时返回 -1。
相关命令：
删除共享内存：
ipcrm -m shmid查看共享内存：
ipcs -m
二、消息队列（了解即可）
消息队列是一种消息传递机制，允许进程通过将消息发送到队列中来进行通信。每个消息队列有一个消息队列标识符，用于标识和管理消息队列。消息队列的主要特点是：
- 异步通信：发送者和接收者可以在不同的时间运行，发送消息后发送者可以立即继续执行。
- 消息优先级：消息队列可以设置消息优先级，确保重要消息优先处理。
- 大小限制：消息队列通常有大小限制，以避免无限制增长。
三、信号量(了解即可)
概念：
1、多个执行流（进程）都能看到的资源，叫共享资源
2、被保护起来的资源，叫临界资源---同步和互斥
3、互斥：任何时刻只允许一个进程访问共享资源
4、资源被程序员通过特定接口代码访问，这部分代码叫临界区；另外部分代码叫非临界区代码
5、所谓对共享资源进行保护---临界资源，本质是对访问共享资源的代码保护
信号量理论
信号量---信号灯；目的：保护临界资源（互斥共享资源）
将共享资源分成多个小块，支持多个进程同时访问
信号量，本质是一个计数器
对资源与的预定机制（电影票）
卖票，最怕超出座位
信息量类似于最大座位，不能超过
一旦申请信号量，就预定了对应资源
资源只有一个（整体资源），信号量称为二元信号量，即互斥
写代码步骤：申请信号量、访问共享内存、释放信号量
原子态：要么有，要么没有；只有两种状态，没有中间状态
信息量实现通信：计数器能被多个进程同时看到，因此信号量也是一个公共资源
申请P、释放V信号量：PV操作----安全---原子性（二元状态）
操作系统如何管理共享内存、信息队列、信息量？
共享内存、信息队列、信息量有各自的数据结构
但是每种数据结构的第一个变量都是perm
再用一个perm数组保存perm的地址
访问时，将perm数组内的内容类型强转
这就将IPC资源管理统一
那我怎么知道是各种类型的结构？
perm结构体内部有种类字段指向属于那种类型