IPC對象

IPC對象是活動在核心級別的一種進程間通信的工具。存在的IPC對象通過它的標識符來引用和訪問，這個標識符是一個非負整數，它唯一的標識了一個IPC對象，這個IPC對象可以是訊息佇列或信號量或共享存儲器中的任意一種類型。在Linux系統中標識符被聲明成整數，所以可能存在的最大標識符為65535。這裡標識符與檔案描述符有所不同，使用open函式打開一個檔案時，返回的檔案描述符的值為當前進程最小可用的檔案描述符數組的下標。IPC對象刪除或創建時相應的標識符的值會不斷增加到最大的值，歸零循環分配使用。

基本介紹

• 中文名：IPC對象
• 定義：核心級別的一種進程間通信的工具
• 最大標識符：為65535
• 類型：訊息佇列或信號量
• 目的：使通信質量更加完美
• 注意：系統為IPC對象保存ipc_perm

IPC對象的概念

IPC的標識符只解決了內部訪問一個IPC對象的問題，如何讓多個進程都訪問某一個特定的IPC對象還需要一個外部鍵（key），每一個IPC對象都與一個鍵相關聯。這樣就解決了多進程在一個IPC對象上匯合的問題。創建一個IPC對象時需要指定一個鍵值，類型為key_t，在<sys/types.h>中定義為一個長整型。鍵值到標識符的轉換是由系統核心來維護的。當有了一個IPC對象的鍵值，如何讓多個進程知道這個鍵，可以有多種實現的辦法。

ipc的概念

● 可以使用檔案來做中間的通道，創建IPC對象進程，使用鍵IPC_PRIVATE成功建立IPC對象之後，將返回的標識符存儲在一個檔案中。其他進程通過讀取這個標識符來引用IPC對象通信。

● 定義一個多個進程都認可的鍵，每個進程使用這個鍵來引用IPC對象，值得注意的是，創建IPC對象的進程中，創建IPC對象時如果該鍵值已經與一個IPC對象結合，則應該刪除該IPC對象，再創建一個新的IPC對象。

● 多進程通信中，對於指定鍵引用一個IPC對象而言，可能不具有拓展性，並且在該鍵值已經被一個IPC對象結合的情況下。所以必須刪除這個存在對象之後再建立一個新的。這有可能影響到其他正在使用這個對象的進程。函式ftok可以在一定程度上解決這個問題，

函式ftok可以使用兩個參數生成一個鍵值，函式原型如下：

#include <sys/ipc.h>

key_t ftok( const char *path, int id );

函式中參數path是一個檔案名稱。函式中進行的操作是，取該檔案的stat結構的st_dev成員和st_ino成員的部分值，然後與參數ID的低八位結合起來生成一個鍵值。由於只是使用st_dev和st_ino的部分值，所以會丟失信息，不排除兩個不同檔案使用同一個ID，得到同樣鍵值的情況。

系統為每一個IPC對象保存一個ipc_perm結構體，該結構說明了IPC對象的許可權和所有者，每一個版本的核心各有不用的ipc_perm結構成員。若要查看詳細的定義請參閱檔案<sys/ipc.h>。

struct ipc_perm {

key_t key;

uid_t uid;

gid_t gid;

uid_t cuid;

gid_t cgid;

unsigned short mode;

unsigned short seq;

};

每一種版本的ipc_perm結構體定義至少要包含上述幾個域。當調用IPC對象的創建函式（semget msgget shmget ）時，會對ipc_perm結構的每一個域賦值。在後續的操作中如需修改這幾個域則調用相應的控制函式（msgctl semctl shmctl）。

%注意：只有超級用戶或者創建IPC對象的進程有權改變ipc_perm結構的值。結構中的mode域類似於檔案的stat結構的mode域，但是不可以有執行許可權。mode值描述如表14-3所示。

ipc_perm的mode詳解表

操作者	讀	寫（更改 更新）	操作者	讀	寫（更改 更新）
用戶	0400	0200	其他	0004	0002
組	0040	0020

IPC對象的問題

IPC對象所存在的問題主要集中在以下幾點：

過於繁雜的編程接口，比起使用其他通信方式，IPC所要求的代碼量要明顯增多。

● IPC不使用通用的檔案系統，這也是飽受指責的原因。所以不能使用標準I/O操作函式來讀寫IPC對象。為此不得不新增加一些函式來支持必要的一些操作（例如msgget msgrev msgctl等）並且對於不同類型的IPC對象都有一系列特定的操作函式。由於IPC不使用檔案描述符，所以不能使用多路I/O監控函式select及poll函式來操作IPC對象。

● 缺少的資源回收機制。由於IPC對象在使用過程中並不保存引用計數，所以當出現一個進程創建了IPC對象然後退出時，則這個對象只有在出現後面幾種情況才會被釋放或者刪除，即由某一個進程讀出訊息，或者IPC的所有者或超級用戶刪除了這個對象。這也是IPC相對於管道或FIFO所欠缺的資源回收機制。

IPC對象系統命令

在shell下可以使用一些命令來操作IPC對象，下面通過幾個實際的例子來幫助理解IPC對象，使用ipcs可以顯示IPC的狀態。在shell中輸入：

$ipcs –a

------ Shared Memory Segments --------

key shmid owner perms bytes nattch status

0x00000000 65536 root 600 393216 2dest

0x00000000 2654209 root 666 4096 0

0x00000000 2752516 root 666 4096 0

------ Semaphore Arrays --------

key semid owner perms nsems

0x00000000 294911 root 666 1

------ Message Queues --------

key msqid owner perms used-bytes messages

注意ipcs輸出的信息中的key 以及shmid，key標識的是IPC對象的外鍵，shmid標識的IPC對象的標識符。owner標識的是IPC所屬的用戶，perms標識許可權。可以使用ipcrm命令來刪除一個IPC對象，使用實例如下。在shell中輸入：

$ipcrm –m 2752516

$ipcs –a

------ Shared Memory Segments --------

key shmid owner perms bytes nattch status

0x00000000 65536 root 600 393216 2dest

0x00000000 2654209 root 666 4096 0

------ Semaphore Arrays --------

key semid owner perms nsems

0x00000000 294911 root 666 1

------ Message Queues --------

key msqid owner perms used-bytes messages

在套用中，如果使用kill命令刪除程式後，發現系統資源例如記憶體的使用量仍然很高，則應檢查系統IPC狀態，並使用ipcrm命令刪除不使用的IPC。