Linux系统--进程间通信--共享内存相关指令
Linux系统–进程间通信–共享内存相关指令
核心概念回顾：
- 共享内存： 允许多个进程访问同一块物理内存区域，是进程间通信（IPC）中最快的方式之一，因为它避免了内核空间和用户空间之间的数据复制。
- System V IPC： Linux 继承了 Unix System V 的 IPC 机制，包括共享内存、消息队列和信号量。这些 IPC 对象由内核管理，并通过唯一的标识符（
key或shmid）访问。 key(ftok): 一个整数值，通常由ftok()函数根据文件路径和项目 ID 生成，用于在进程间约定访问同一个 IPC 对象。shmid: 共享内存标识符。当进程成功创建或连接到共享内存段后，内核返回此 ID。后续操作（如附加、分离、控制）通常使用此 ID。- 权限 (
shm_perm): 定义了共享内存段的访问权限（属主、属组、其他用户的读/写权限）和属主/属组信息。
主要相关命令：
Linux 没有专门为共享内存设计的单一“创建”或“附加”命令（这些操作通常在 C/C++ 程序中使用 shmget(), shmat(), shmdt(), shmctl()系统调用完成）。管理共享内存的主要工具是查看和删除 IPC 对象的通用命令：
ipcs(IPC Status)ipcrm(IPC Remove)
此外，了解 /proc文件系统下的接口也很重要：
/proc/sysvipc/shm
详细讲解每个命令：
1. ipcs- 查看 IPC 状态
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作用： 显示当前系统中存在的 System V IPC 对象的信息，包括共享内存（Shared Memory）、消息队列（Message Queues）和信号量（Semaphore）。它是查看共享内存状态的主要工具。
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语法：
ipcs [options] -
常用命令行参数 (针对共享内存)：
-m或--shm-mems： 只显示共享内存段的信息。(最常用)-i <shmid>或--id <shmid>： 显示指定 ID (shmid) 的共享内存段的详细信息。-l或--limits： 显示系统对 IPC 资源的限制（如最大共享内存段大小、最大段数等）。-p或--pid： 显示创建者和最后操作者的进程 ID (PID)。-t或--time： 显示附加时间 (attached-time)、分离时间 (detached-time) 和变更时间 (changed-time)。时间格式可以用-u指定为秒。-c或--creator： 显示创建者信息（用户和组）。-b或--bytes： 以字节为单位显示大小（默认单位可能因系统而异，通常是 KB）。-u或--summary： 显示 IPC 资源使用的摘要信息。-a或--all： 显示所有信息（相当于-m -q -s -c -l -u -p -t）。输出可能很长。--human： 以人类可读的格式显示大小（例如，K, M, G）。
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输出字段解释 (使用
ipcs -m时)：key： 共享内存段的键值 (ftok生成或IPC_PRIVATE)。shmid： 共享内存段的唯一标识符。owner： 共享内存段的所有者。perms： 访问权限（八进制表示，如666）。bytes： 共享内存段的大小（单位受-b参数影响）。nattch： 当前附加（连接）到该共享内存段的进程数量。status： 状态标志（如dest表示该段已被标记为待销毁，当nattch为 0 时会被内核删除）。attached-time,detached-time,changed-time： 时间信息（需要-t参数）。creator-uid,creator-gid,cuid,cgid： 创建者和所有者的 UID/GID（需要-c参数）。lpid,cpid： 最后操作该段的进程 PID (lpid) 和创建该段的进程 PID (cpid)（需要-p参数）。
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使用示例：
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查看所有共享内存段：
$ ipcs -m ------ Shared Memory Segments -------- key shmid owner perms bytes nattch status 0x00000000 32768 user 600 524288 2 dest 0x0000abcd 65537 user 666 1024 1 -
查看指定
shmid的详细信息：$ ipcs -m -i 65537 Shared memory Segment shmid=65537 uid=1000 gid=1000 cuid=1000 cgid=1000 mode=0666 access_perms=0666 bytes=1024 lpid=1234 cpid=5678 nattch=1 att_time=Sat Oct 12 11:15:30 2025 det_time=Sat Oct 12 11:15:30 2025 change_time=Sat Oct 12 11:15:30 2025 -
查看共享内存系统限制：
$ ipcs -m -l ------ Shared Memory Limits -------- max number of segments = 4096 max seg size (kbytes) = 18014398509465599 max total shared memory (kbytes) = 18014398509481980 min seg size (bytes) = 1 -
查看共享内存段并显示创建者和最后操作者的 PID：
$ ipcs -m -p ------ Shared Memory Segments -------- key shmid owner perms bytes nattch cpid lpid 0x00000000 32768 user 600 524288 2 7890 1234 0x0000abcd 65537 user 666 1024 1 5678 5678 -
查看共享内存段摘要：
$ ipcs -m -u ------ Shared Memory Status -------- segments allocated 2 pages allocated 513 (524288 bytes) pages resident 513 pages swapped 0 Swap performance: 0 attempts, 0 successes
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注意事项：
- 需要足够的权限才能查看不属于当前用户的共享内存段信息（通常是 root 或目标段的所有者）。
- 理解输出字段的含义对于诊断问题至关重要（如
nattch,status,lpid）。 key为0x00000000通常是使用IPC_PRIVATE创建的段。
2. ipcrm- 删除 IPC 对象
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作用： 删除指定的 System V IPC 对象，包括共享内存段、消息队列和信号量集。它是移除不再需要的共享内存段的主要命令行工具。
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语法：
ipcrm [options] -
常用命令行参数 (针对共享内存)：
-m <shmid>或--shmemid <shmid>： 删除指定shmid的共享内存段。-M <shmkey>或--shmemkey <shmkey>： 删除具有指定key的共享内存段。<shmkey>可以是ipcs -m输出的key列的数值（通常是十六进制，但这里需要十进制表示！）或十六进制（以0x开头）。-a或--all [shm|msg|sem]： 删除当前用户拥有的所有 IPC 对象。可以指定类型（shm,msg,sem），如果不指定则删除所有三种类型。(非常危险！)-Q <msgkey>,-q <msgid>,-S <semkey>,-s <semid>： 用于删除消息队列和信号量（与共享内存无关）。
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使用示例：
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通过
shmid删除共享内存段：$ ipcs -m # 先查看，假设要删除 shmid=65537 $ ipcrm -m 65537 -
通过
key删除共享内存段：- 假设
ipcs -m显示key为0x0000abcd。 - 需要将十六进制
0x0000abcd转换为十进制43981，或者直接使用十六进制格式（带0x）：
$ ipcrm -M 0x0000abcd # 推荐：直接使用十六进制 key # 或者 $ ipcrm -M 43981 # 使用十进制表示（43981 是 0xabcd 的十进制） - 假设
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删除当前用户创建的所有共享内存段： (谨慎使用！)
$ ipcrm -a shm
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注意事项：
- 极其危险：
ipcrm会直接删除内核中的 IPC 对象。如果仍有进程附加（nattch > 0）到该共享内存段，删除操作会立即将该段标记为销毁（status显示dest）。一旦所有进程都分离（nattch变为 0），内核会立即销毁该段及其内容。 这会导致仍在使用该段的进程出现错误（如SIGSEGV段错误）或读取到无效数据。 - 权限： 通常只有 root 用户或共享内存段的创建者（所有者）才能删除它。
key的表示： 使用-M参数时，<shmkey>可以是十进制数字或十六进制（以0x开头）。ipcs默认输出十六进制key，直接复制到ipcrm -M 0x...最方便。-a的危险性：ipcrm -a或ipcrm -a shm会删除当前用户创建的所有共享内存段。如果该用户运行了多个使用共享内存的服务，这个命令会同时破坏所有这些服务。在生产环境中绝对禁止随意使用！ 务必先用ipcs -m确认要删除的对象。- 孤儿对象： 如果创建共享内存段的进程异常终止（没有调用
shmctl(..., IPC_RMID, ...)），共享内存段会变成“孤儿”，一直存在直到被手动删除或系统重启。ipcrm是清理这些孤儿对象的主要方法。 - 系统重启： 系统重启会清除所有 IPC 对象（包括共享内存）。
- 极其危险：
3. /proc/sysvipc/shm- 通过 proc 文件系统查看共享内存
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作用： 这不是一个命令，而是 Linux
/proc虚拟文件系统提供的一个文件。读取该文件的内容可以获取当前系统中所有 System V 共享内存段的详细信息，格式比ipcs更原始但也更全面。 -
使用方法： 使用文本查看命令（如
cat,less,more）读取该文件。$ cat /proc/sysvipc/shm -
输出字段解释： 输出是一个表格，每行代表一个共享内存段，字段以空格分隔。字段顺序通常是：
shmid： 共享内存段 ID。key： 键值（十进制）。shmid： (再次出现，有时是shmseg，含义相同)。perms： 权限（八进制）。size： 大小（字节）。cpid： 创建者 PID。lpid： 最后操作（shmat/shmdt）的进程 PID。nattch： 当前附加的进程数。uid： 所有者 UID。gid： 所有者 GID。cuid： 创建者 UID。cgid： 创建者 GID。atime： 最后附加时间（自 1970-01-01 00:00:00 UTC 起的秒数）。dtime： 最后分离时间（自 1970-01-01 00:00:00 UTC 起的秒数，0 表示未分离）。ctime： 最后变更时间（权限、所有者等变更，自 1970-01-01 00:00:00 UTC 起的秒数）。rss： 驻留集大小（实际在物理内存中的部分，字节）。swap： 被交换到磁盘的大小（字节）。
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使用示例：
$ cat /proc/sysvipc/shm 65537 43981 65537 666 1024 5678 1234 1 1000 1000 1000 1000 1697091330 0 1697091330 1024 0 32768 0 32768 600 524288 7890 1234 2 1000 1000 1000 1000 1697091200 0 1697091200 524288 0（需要根据上面的字段顺序自行解析）
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注意事项：
- 输出是原始数据，没有表头，需要对照字段顺序理解。
- 时间戳是 epoch 时间（秒数），需要转换才能理解。
- 提供的信息比
ipcs更底层和详细（如rss,swap）。 - 主要用于脚本解析或需要非常详细信息的情况。日常管理使用
ipcs更直观方便。 - 需要读取权限（通常
/proc下的文件对所有用户可读）。
总结与重要注意事项：
- 核心命令：
ipcs(查看) 和ipcrm(删除) 是管理共享内存的主要命令行工具。/proc/sysvipc/shm提供底层信息。 - 创建与附加： 共享内存段的创建 (
shmget) 和附加 (shmat) 通常在应用程序内部（C/C++等）使用系统调用完成，没有直接对应的命令行工具。命令行主要用于管理和监控。 - 删除的危险性：
ipcrm是极其危险的操作。 务必先用ipcs -m确认目标共享内存段，确保没有关键进程（nattch应为 0 或确认可以安全中断）在使用它。误删会导致进程崩溃或数据丢失。生产环境操作务必谨慎！ - 权限： 查看和删除共享内存段通常需要 root 权限或你是该段的所有者。
- 孤儿对象： 程序崩溃可能导致共享内存段残留。定期使用
ipcs -m检查并使用ipcrm清理不再使用的段是良好的系统管理实践。 - 系统限制： 了解系统对共享内存的限制 (
ipcs -m -l) 对于设计和调试使用共享内存的应用程序很重要。 key的转换： 使用ipcrm -M时，注意ipcs输出的key是十六进制，而ipcrm -M接受十六进制（带0x）或十进制。使用十六进制格式0x...最不容易出错。- 替代方案： POSIX 共享内存 (
shm_open,mmap) 是现代 Linux 上另一种共享内存机制，通常通过挂载在/dev/shm下的文件进行操作（使用ls,rm等普通文件命令管理）。本文主要讲解传统的 System V 共享内存。