cArm Linux IPC——实现多机互联的最佳方案

1. 前言

在现实生活中，多台电脑之间需要相互通信、共享资源。跨计算机通信是现代计算机领域的一个重要问题。在算法和计算机能力有局限性的情况下，如何高效地将多台计算机联接成一个集群，实现高效的负载均衡与资源共享，成为当前计算机领域研究与探讨的热点问题。因此，为了实现多机互联，需要选用一种高效的IPC（Inter Process Communication）机制。

2. cArm Linux IPC介绍

2.1 cArm Linux IPC平台的特点

cArm Linux IPC是一个开源跨平台通信库，适用于多机之间的进程通信。

在cArm Linux IPC平台上， 进程之间的通信可分为共享存储器和消息传递两种。共享存储器的实现方法有信号量、共享内存、临界区三种;消息传递的实现方法有管道、消息队列、套接字。

2.2 选择cArm Linux IPC的原因

cArm Linux IPC兼容多种操作系统，有相对较高的稳定性，且支持多种通信方式，有一定的通用性。

在跨平台开发中，常常需要进行系统之间的通信，如何保证通信的高效和稳定性是需要考虑的问题。cArm Linux IPC的这些特点，使得它成为实现多机互联的最佳选择。

3. IPC实践应用—共享内存

3.1 共享内存介绍

共享内存是指两个或多个进程共享一个给定的地址空间。在这个地址空间内的共享数据，可以被任何一个共享此内存的进程访问。其他进程要想访问这个共享内存，只需要映射到自己的虚拟地址空间即可。

3.2 cArm Linux IPC实现共享内存

//shm.h
#ifndef SHM_H_
#define SHM_H_
#include 
#include 
typedef struct _shm_head {
    int write_offset;
    int read_offset;
}shm_head_t;
class Shm {
private:
    int _shmid;
    char *_shmaddr;
    bool _create;
    shm_head_t* _shm_head;
    char* _shm_data;
public:
    Shm(int key, int size);
    virtual ~Shm();
    char *getData();
    void write(const char *buf, const int len);
    int read(char *buf, const int len);
    void clear();
};
#endif
//shm.cpp
#include "shm.h"
#include 
#include 
using namespace std;
Shm::Shm(int key, int size) {
    _shmid = shmget(key,size,IPC_CREAT | 0666);   //共享内存区创建及挂入进程地址空间
    if (_shmid < 0) {
        cout<<"shmget error"<
    }
    _create = true;
    
    _shm_head = (shm_head_t *)shmat(_shmid, 0, 0);
    _shm_data = (char *)(_shm_head + 1);
    if (_create) {
        _shm_head->write_offset = 0;
        _shm_head->read_offset = 0;
    }
}
Shm::~Shm() {
    if (_shm_data) {
        shmdt(_shm_data);
    }
    if (_create) {
        shmctl(_shmid, IPC_RMID, NULL);
    }
}
char *Shm::getData() {
    return _shm_data;
}
void Shm::write(const char *buf, const int len) {
    memcpy(_shm_data + _shm_head->write_offset, buf, len);
    _shm_head->write_offset += len;
}
int Shm::read(char *buf, const int len) {
    if (_shm_head->write_offset <= _shm_head->read_offset) {
        return 0;
    }
    int can_read = min(len, _shm_head->write_offset - _shm_head->read_offset);
    memcpy(buf, _shm_data + _shm_head->read_offset, can_read);
    _shm_head->read_offset += can_read;
    return can_read;
}
void Shm::clear() {
    _shm_head->write_offset = 0;
    _shm_head->read_offset = 0;
}

3.3 共享内存实践

在cArm Linux IPC中使用共享内存的例子是在一个进程中写如一段数据，然后在另一个进程中读取这段数据。

//demo1.cpp
#include "shm.h"
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main() {
    int key = 0x0011;
    int size = 1024;
    Shm s_inst(key,size);
    char *p_data = s_inst.getData();
    memset(p_data, 0, size);
    while(1) {
        string str;
        cin>>str;
        s_inst.write(str.c_str(), str.length() + 1);
        cout<<"write data:"<
    }
    return 0;
}
//demo2.cpp
#include "shm.h"
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main() {
    int key = 0x0011;
    int size = 1024;
    Shm s_inst(key,size);
    char *p_data = s_inst.getData();
    while(1) {
        if(*(p_data + sizeof(shm_head_t)) != 0) {
            cout<<" read data:"<
            memset(p_data + sizeof(shm_head_t), 0, strlen(p_data + sizeof(shm_head_t)));
        }
        sleep(1);
    }
    
    return 0;
}

4. 总结

本文主要介绍了cArm Linux IPC，并简单介绍了共享内存的实现过程，并给出了使用共享内存实现进程间通信的小例子。实际应用中，根据需求选择合适的IPC方式，能够更好地实现多机互联。