Linux共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)機(jī)制的詳解

內(nèi)存共享： 兩個(gè)不同進(jìn)程A、B共享內(nèi)存的意思是，同一塊物理內(nèi)存被映射到進(jìn)程A、B各自的進(jìn)程地址空間。進(jìn)程A可以即時(shí)看到進(jìn)程B對(duì)共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)的更新，反之亦然。由于多個(gè)進(jìn)程共享同一塊內(nèi)存區(qū)域，必然需要某種同步機(jī)制，互斥鎖和信號(hào)量都可以。

效率： 采用共享內(nèi)存通信的一個(gè)顯而易見(jiàn)的好處是效率高，因?yàn)檫M(jìn)程可以直接讀寫(xiě)內(nèi)存，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝。對(duì)于像管道和消息隊(duì)列等通信方式，則需要在內(nèi)核和用戶空間進(jìn)行四次的數(shù)據(jù)拷貝，而共享內(nèi)存則只拷貝兩次數(shù)據(jù)[1]： 一次從輸入文件到共享內(nèi)存區(qū)，另一次從共享內(nèi)存區(qū)到輸出文件。實(shí)際上，進(jìn)程之間在共享內(nèi)存時(shí)，并不總是讀寫(xiě)少量數(shù)據(jù)后就解除映射，有新的通信時(shí)，再重新建 立共享內(nèi)存區(qū)域。而是保持共享區(qū)域，直到通信完畢為止，這樣，數(shù)據(jù)內(nèi)容一直保存在共享內(nèi)存中，并沒(méi)有寫(xiě)回文件。共享內(nèi)存中的內(nèi)容往往是在解除映射時(shí)才寫(xiě)回 文件的。因此，采用共享內(nèi)存的通信方式效率是非常高的。

共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)機(jī)制

共享內(nèi)存是通過(guò)把同一塊內(nèi)存分別映射到不同的進(jìn)程空間中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信。而共享內(nèi)存本身不帶任何互斥與同步機(jī)制，但當(dāng)多個(gè)進(jìn)程同時(shí)對(duì)同一內(nèi)存進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)會(huì)破壞該內(nèi)存的內(nèi)容，所以，在實(shí)際中，同步與互斥機(jī)制需要用戶來(lái)完成。
來(lái)看幾個(gè)系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)：

（1）創(chuàng)建共享內(nèi)存

參數(shù)：key為輸出型參數(shù)
size：size的大小應(yīng)為1024整數(shù)倍（4k對(duì)齊）
shmflg:權(quán)限標(biāo)志

（2）將共享內(nèi)存映射到自己的內(nèi)存空間:shmat

shmat是空間映射，通過(guò)創(chuàng)建的共享內(nèi)存，在它能被進(jìn)程訪問(wèn)之前，需要把該段內(nèi)存映射到用戶進(jìn)程空間。shmaddr是用來(lái)指定共享內(nèi)存映射到當(dāng)前進(jìn)程中的地址位置，要想改設(shè)置有用，shmflag必須設(shè)置為SHM_RND標(biāo)志。大多情況下，應(yīng)設(shè)置為空指針(void*)0,讓系統(tǒng)自動(dòng)選擇地址，從而減小程序?qū)τ布囊蕾囆浴hmflag除了上面的設(shè)置外，還可以設(shè)置為SHM_RDONLY,使得映射過(guò)來(lái)的地址只讀。
返回值：調(diào)用成功則返回映射地址的第一個(gè)字節(jié)，失敗返回-1。
（3）解除映射:shmdt

參數(shù)為要解除的地址空間。

（4）控制共享內(nèi)存

先來(lái)看第三個(gè)參數(shù)的結(jié)構(gòu)體：