C Shared memory

보통 프로세스에서 사용되는 메모리영역은 해당 프로세스만이 사용할 수 있다.
하지만 때때로 여러개의 프로세스가 특정 메모리 영역을 사용했으면 하는 때에 사용하는 것이 공유메모리이다.

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what is Shared memory?

공유 메모리(Shared memory)는 컴퓨터 환경에서 여러 프로그램이 동시에 접근할 수 있는 메모리이다.
이를 이용해 프로세스간 통신(IPC)을 하는 경우가 있다.

why use?

공유메모리는 여러 IPC 중에서 가장 빠른 수행속도를 보여준다.
- 하나의 메모리를 공유해서 접근하게 되므로, 데이터 복사와 같은 불필요한 오버헤드가 발생하지 않기 때문
- 하나의 프로세스가 메모리에 접근중에 있을때 또다른 프로세스가 메모리에 접근하는 일이 발생하면 자칫 데이터가 회손될 수 있으므로 주의가 필요하다.
메모리 보존관리 방법으로 사용
- 프로세스에서 자주 사용하는 명령들이 특정 코드에 집중되어 있다. 따라서 이러한 코드 부분을 따로 분리하여, 메모리를 절약하는 것인데 이렇게 분리해놓은 것이 라이브러리(Library)이다.
- 라이브러리를 공유메모리 부분에 적재시켜 메모리를 아끼는 것.

how use?

헤더

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

함수

int shmget(key_t key, int size, int shmflg)
- shared memory 생성 또는 가져오는 함수
- key : 공유메모리를 할당할 떄 사용하는 고유의 값
- size : 할당할 메모리의 크기
- shmflg : IPC_CREAT와 IPC_EXCL 두 가지가 존재
  - IPC_CREAT : 새로운 메모리 세그먼트를 만든다. 이 flag를 사용하지 않는다면 shmget은 명시된 key와 연관된 찾고 접근할 수 있는 권한이 있는지 확인.
  - IPC_EXCL : IPC_CREAT과 함께쓰는 플래그로 만약 메모리 세그먼트가 존재하면 shmget은 실패하게 된다.
    IPC_EXCL을 사용하는 경우는 우선 공유메모리가 있는지 확인 후 없으면 IPC_CREAT을 통해 할당받으라는 뜻이며 이렇게 공유메모리가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg )
- process에 shared memory를 할당하는 함수
- shmid : shared memory id
int shmdt(const void *shmaddr)
- process에 할당된 shared memory를 분리하는 함수
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)
- shared memory를 제어하는 함수

example code

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

#define SIZE 100

int main(int argc, char *argv[]) {
    int shmid;
    
    key_t key = 123456;

    char *shared_memory;

    /* shared_memory create */
    if ((shmid = shmget(key, SIZE, IPC_CREAT | 0644)) < 0)
    {   // failed create shared_memory
        printf("error");
        exit(1);
    }
    
    /* add to segment to shared_memory */
    if ((shared_memory = shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *) - 1)
    {   // failed add segment to shared_memory
        printf("error");
        exit(1);
    }
    
    memset(shared_memory, 0, strlen(shared_memory));   // shared_memory reset
    memcpy(shared_memory, argv[1], strlen(argv[1]));    // first parameter copy to shared_memory
}

make_shared_memory.c -> 공유 메모리 생성하며 파라미터로 전달받은 값을 메모리에 저장

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

#define SIZE 100

void main(){
    int shmid;
    key_t key = 123456;
    char *shm, *s;
    
    /* connect shared_memory */
    if((shmid = shmget(key, SIZE, 0644))<0){
        perror("failed shmget");   // perror? - print error
        exit(1);
    }
    
    if((shm = shmat(shmid, NULL, 0))==(char*) -1){
        perror("failed shmat");
        exit(1);
    }

    s=shm;
    printf("%s\n",s);

    exit(0);
}

read_shared_memory.c -> 공유 메모리의 값을 읽음

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>

#define SIZE 100

int main(){
    int shmid;

    key_t key = 123456;

    char *shared_memory;

    /* create shared_memory */
    if((shmid = shmget(key, SIZE, IPC_CREAT | 0644)) < 0){
        // failed create shared_memory
        printf("failed create shared_memory\n");
        exit(0);
    }

    /* delete shared_memory */
    if((shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) == -1)){
        printf("failed delete shared_memory\n");
        exit(0);
    }else{
        printf("success delete shared_memory\n");
    }
    
    return 0;
}

clear_shared_memory.c -> 공유 메모리 삭제

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