``` g_shmid = shmget(key, sizeof(struct share_mem_data), IPC_CREAT | 0666) ```

这段代码是在C语言中使用POSIX线程库（pthread）操作共享内存（Shared Memory）。其中：
- `g_shmid`：是一个存储共享内存ID（Shmem ID）的变量，它将被用来管理创建的共享内存区域。

- `shmget(key, sizeof(struct share_mem_data), IPC_CREAT | 0666)` 是对`shmat`函数的一个前奏，用于创建共享内存块：

- `key`：这是之前通过`ftok`函数得到的标识符，用于查找或创建具有特定名称的共享内存区域。如果`key`已经存在，则会被重新获取；如果不存在，会根据提供的权限创建一个新的。

- `sizeof(struct share_mem_data)`：这是指定要创建的共享内存大小，等于`struct share_mem_data`数据类型占用的空间。

- `IPC_CREAT`：这是一个标志位，表示如果没有找到与给定键匹配的已存在的共享内存，就创建一个新的。

- `0666`：这是权限模式，使用八进制表示，`0666`意味着所有用户都有读写权限。在实际项目中，可能需要根据安全需求进行调整。

这行代码的主要作用是尝试创建一个共享内存区域，并且如果需要的话，允许创建新的（即当键不存在时）。成功创建后，`g_shmid`会保存这个新共享内存的ID，以便后续使用`shmat`函数将其映射到当前进程的地址空间。

相关问题

此应用程序执行到最后会出现错误提示“trying to free free page”，这是由于sys_shmget函数在 使用get_free_page函数申请到一个物理页时，将此物理页在mem_map中记录的引用计数设置为1，而再次调 用sys_shmget函数使用key从vector中获取共享的物理页时，没有增加此物理页在mem_map中的引用计数。 所以，当生产者进程和消费者进程退出时，都会调用free_page函数释放此物理页，每调用一次就会将 mem_map中的引用计数减1，导致一个物理页的引用计数被减为了负数，这是Linux物理页管理程序所不允许 的，所以执行了mm/memory.c中free_page函数的最后一行（第310行）代码打印出错信息。请读者改进 sys_shmget函数，当能够使用key从vector中获取共享的物理页时，将此物理页在mem_map中的引用计数增 加1该如何修改。

可以在sys_shmget函数中找到使用get_free_page函数申请到一个物理页的代码，在此代码后面添加mem_map引用计数增加的代码即可。具体实现如下：

unsigned long sys_shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)
{
    struct shmid_ds *buf;
    struct shminfo *inf;
    struct shm_file_data *shm_file;
    struct page *page;
    unsigned long addr;
    int shmid, err, temp;
    int i;

    down(&shm_ids.sem);

    // 查找 key 对应的共享内存是否已经存在
    for (i = 0; i < SHM_NR; i++) {
        if (shm_ids.used_ids[i] &&
            shm_ids.shm_file[i]->key == key) {
            shm_file = shm_ids.shm_file[i];
            break;
        }
    }

    // 如果 key 对应的共享内存不存在，就创建一个新的共享内存
    if (i == SHM_NR) {
        if (!(shmflg & IPC_CREAT)) { // 如果没有创建新的共享内存的权限
            up(&shm_ids.sem);
            return -EINVAL;
        }

        // 查找一个空闲的共享内存结构体
        for (i = 0; i < SHM_NR; i++) {
            if (!shm_ids.used_ids[i]) {
                shm_file = kmalloc(sizeof(struct shm_file_data), GFP_KERNEL);
                if (!shm_file) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    return -ENOMEM;
                }

                // 申请一个物理页
                page = get_free_page();
                if (!page) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    kfree(shm_file);
                    return -ENOMEM;
                }

                // 将物理页映射到内核空间
                addr = (unsigned long) page_address(page);
                if (!addr) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    free_page((unsigned long) page);
                    kfree(shm_file);
                    return -ENOMEM;
                }

                // 初始化共享内存结构体
                shm_file->key = key;
                shm_file->page = page;
                shm_file->attached = 0;

                // 将共享内存结构体添加到 vector 中
                temp = find_empty_slot();
                if (temp == -1) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    free_page((unsigned long) page);
                    kfree(shm_file);
                    return -EINVAL;
                }
                shm_ids.used_ids[temp] = 1;
                shm_ids.shm_file[temp] = shm_file;

                // 设置物理页在 mem_map 中的引用计数
                atomic_inc(&mem_map[MAP_NR(page->phys_addr)].count);

                buf = (struct shmid_ds *) getname(kernel_stack, (char *) arg2);
                if (!buf) {
                    up(&shm_ids.sem);
                    free_page((unsigned long) page);
                    kfree(shm_file);
                    return -EFAULT;
                }

                // 初始化共享内存的元信息
                buf->shm_nattch = 0;
                buf->shm_page = page;
                buf->shm_segsz = PAGE_SIZE;

                putname((char *) arg2);
                up(&shm_ids.sem);
                return temp;
            }
        }
        up(&shm_ids.sem);
        return -EINVAL;
    }

    // 如果 key 对应的共享内存已经存在，就返回共享内存的编号
    shmid = i;
    shm_file = shm_ids.shm_file[shmid];

    // 设置物理页在 mem_map 中的引用计数
    atomic_inc(&mem_map[MAP_NR(shm_file->page->phys_addr)].count);

    up(&shm_ids.sem);
    return shmid;
}

在上述代码中，我们在申请到物理页后，添加了以下代码：

// 设置物理页在 mem_map 中的引用计数
atomic_inc(&mem_map[MAP_NR(page->phys_addr)].count);

这样，在使用key从vector中获取共享的物理页时，就会增加此物理页在mem_map中的引用计数，从而避免了引用计数被减为负数的问题。

使用系统调用SHMGET（），SHMAT（）编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。 要求： （1）main函数建立一个KEY 为75 的共享区，并将第一个字节置为0。作为数据空的标志等待其他进程发来的消息。收到数据后显示“ Main recieved help ”。 （3）创建一个进程P1，P1建立一个KEY为75的共享区，当共享取得第一个字节为0时，main空闲，可发送请求：P1填入“HELP”，发送数据后显示“P1 send help”。

好的，这是一个稍微复杂一些的问题，需要编写两个程序，一个用来发送消息，另一个用来接收消息。下面分别介绍这两个程序的实现。

程序一：发送消息

首先，需要引入以下头文件：

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

然后，我们可以定义一个结构体，用来存储共享内存区中的数据：

struct shared_data {
    char data[1024];
};

接下来，我们可以编写主函数：

int main() {
    int shmid;
    struct shared_data *shared_mem;
    key_t key = 75;

    // 创建共享内存区
    shmid = shmget(key, sizeof(struct shared_data), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid < 0) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }

    // 附加共享内存区
    shared_mem = (struct shared_data *) shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shared_mem == (struct shared_data *) -1) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }

    // 循环等待共享内存区第一个字节为0
    while (shared_mem->data[0] != 0);

    // 将消息填入共享内存区，并将第一个字节置为1
    strcpy(shared_mem->data, "HELP");
    shared_mem->data[0] = 1;
    printf("P1 send help\n");

    // 分离共享内存区
    shmdt(shared_mem);

    return 0;
}

在上面的代码中，我们首先创建了一个 KEY 为 75 的共享内存区，并循环等待共享内存区第一个字节为0。如果第一个字节为0，就将消息填入共享内存区，并将第一个字节置为1，表示共享内存区中有数据可供接收。最后，分离共享内存区。

程序二：接收消息

首先，需要引入以下头文件：

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

然后，我们可以定义一个结构体，用来存储共享内存区中的数据：

struct shared_data {
    char data[1024];
};

接下来，我们可以编写主函数：

int main() {
    int shmid;
    struct shared_data *shared_mem;
    key_t key = 75;

    // 创建共享内存区
    shmid = shmget(key, sizeof(struct shared_data), IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid < 0) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }

    // 附加共享内存区
    shared_mem = (struct shared_data *) shmat(shmid, NULL, 0);
    if (shared_mem == (struct shared_data *) -1) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }

    // 将第一个字节置为0，作为数据空的标志
    shared_mem->data[0] = 0;

    // 循环等待其他进程发来的消息
    while (1) {
        if (shared_mem->data[0] == 1) {
            printf("Main recieved %s\n", shared_mem->data);
            shared_mem->data[0] = 0;
            break;
        }
    }

    // 分离共享内存区
    shmdt(shared_mem);

    // 删除共享内存区
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

在上面的代码中，我们首先创建了一个 KEY 为 75 的共享内存区，并将第一个字节置为0，作为数据空的标志。然后，我们进入一个循环，等待其他进程发来的消息。如果收到了消息，就将第一个字节置为0，并显示 "Main recieved"。

注意，在接收消息的程序中，我们还需要删除共享内存区，因为这个程序是最后一个使用这个共享内存区的程序。

这样，我们就完成了一个基于共享内存的消息发送和接收的程序。