Linux共享内存原理及系统调用分析

news2025/6/6 12:56:00

shmget 是 System V 共享内存的核心系统调用之一，其权限位（shmflg 参数）决定了共享内存段的访问控制和创建行为。以下是权限位的详细解析：

权限位的组成

shmflg 参数由两部分组成：

权限标志（低 9 位）：控制用户/组/其他进程的访问权限，格式与文件权限一致（八进制表示）。
创建标志（高位）：控制共享内存段的创建行为（如 IPC_CREAT）。

1. 权限标志（八进制格式）

权限位使用 9 位二进制 表示三类用户的权限：

用户（Owner）权限：前 3 位（八进制的百位）。
组（Group）权限：中间 3 位（八进制的十位）。
其他（Others）权限：后 3 位（八进制的个位）。

权限位的含义

二进制位	八进制值	含义
`0400`	4	用户可读
`0200`	2	用户可写
`0100`	1	用户可执行（通常忽略）
`0040`	40	组可读
`0020`	20	组可写
`0010`	10	组可执行（通常忽略）
`0004`	4	其他用户可读
`0002`	2	其他用户可写
`0001`	1	其他用户可执行（通常忽略）

常用权限示例

0600：用户可读写，组和其他用户无权限。
0644：用户可读写，组和其他用户只读。
0666：所有用户可读写（需谨慎使用）。

2. 创建标志

通过按位或（|）组合以下标志，控制共享内存的创建行为：

标志	值（十六进制）	作用
`IPC_CREAT`	`0x200`	如果共享内存不存在，则创建；否则直接返回现有段的标识符。
`IPC_EXCL`	`0x400`	与 `IPC_CREAT` 联用，若共享内存已存在，则返回错误（`errno = EEXIST`）。
`IPC_NOWAIT`	`0x800`	非阻塞模式，若操作需等待（如资源不足），立即返回错误（较少使用）。

3. 权限检查规则

创建共享内存段时：
shmflg 的权限位会写入共享内存段的 shm_perm.mode 字段，后续进程访问时需匹配这些权限。
访问现有段时：
内核会检查进程的 有效用户 ID 和 有效组 ID 是否符合权限：
1. 若进程的 EUID 与段的所有者 EUID 相同，检查 用户权限位。
2. 若进程的 EGID 与段的组 EGID 相同，检查 组权限位。
3. 否则检查 其他用户权限位。

4. 示例代码

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

int main() {
    key_t key = ftok("/tmp/shm_example", 'A');  // 生成唯一键值

    // 创建共享内存段：用户可读写，组和其他用户只读
    int shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT | 0644);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget failed");
        return 1;
    }

    // 其他操作（shmat、读写数据等）...
    return 0;
}

5. 常见问题与错误

权限不足（`EACCES`）

原因：进程没有权限访问现有共享内存段。
解决方案：
1. 检查权限位是否允许当前用户/组访问。
2. 以 root 权限运行进程（不推荐，存在安全风险）。
3. 修改现有段的权限（需拥有者或 root 权限）：
```
struct shmid_ds shm_info;
shmctl(shmid, IPC_STAT, &shm_info);
shm_info.shm_perm.mode = 0666;  // 开放所有用户读写
shmctl(shmid, IPC_SET, &shm_info);
```