Linux 进程间通信(3): 共享内存

1. 共享内存:

共享内存方式可以在多个进程直接共享数据,因为其直接使用内存,不要多余的拷贝,是速度最快的IPC方式;

共享内存有两种实现方式,使用mmap和shm方式,如下图:

(1) mmap方式是将文件与进程地址空间进行映射,对实际物理内存影响小;

 

(2) shm方式是将每个进程的共享内存与实际物理存储器进行映射,对实际物理内存影响大;

由于XSI IPC自身缺点,所以建议使用mmap来实现共享内存;

 

2. mmap相关函数原型:

addr-参数用来指定映射区域的起始地址。通常设置为0,表示有系统选择映射区域的起始位置;

filedes-要映射文件的描述符。在映射文件到地址空间之前,先要打开文件;

len-映射的字节数;

off-要映射字节在文件中的起始偏移量;

prot-对映射存储区的保护要求,指定为PROT_NONE(不可访问), PROT_READ(可读), PROT_WRITE(可写), PROT_EXEC(可执行)的任意组合或者按位或;

但是对于映射存储区的保护要求不能超过文件open的权限,比如文件是只读打开的,则不能指定PROT_WRITE;

flag-MAP_FIXED 返回值必须等于addr,如果未制定此标志,addr非0,则作为一种建议,内核不保证会使用该地址。为了获得最大的可移植性,建议addr指定为0;

MAP_SHARED 说明了本进程对映射区域进行储存操作的配置。此标志指定存储操作修改映射文件,也就是相当于对该文件执行write;

MAP_PRIVATE 本标志说明对映射区存储操作会创建该映射的一个副本。所以后续操作都会引用该副本,而不是原始文件;

MAP_SAHRED 和 MAP_PRIVATE 必须指定其一,但是不能同时指定;

 

修改现有映射区的权限,与上面mmap中的prot字段相同;

 

如果共享内存中的页已被修改,则可以调用msync将该页冲洗到映射的文件中;

如果映射是私有的,那么不修改映射文件;

flags- MS_ASYNC和MS_SYNC必选其一;

   MS_ASYNC-异步sync,无需等待,系统调度;

        MS_SYNC-同步sync,需要等到操作完成;

        MS_INVALIDATE-可选标志,通知操作系统丢弃没有同步的页;–一般不使用;

 

进程终止,或者调用munmap,内存映射就被自动解除,关闭文件描述符filedes并不会解除映射;

调用munmap不会是映射内存内容写到磁盘文件,share类型写磁盘是内核根据算法自动执行,private则丢弃修改;

 

3.  文件映射到进程位置:

文件映射到进程地址空间中堆和栈直接的一段内存。

 

4. 子进程影响:

fork之后,因为子进程复制父进程的地址空间,而存储映射是该地址空间的一部分,所以子进程继承了该存储映射区域,但是当调用了exec函数组之后的新程序则不继承该映射区;

 

测试代码:–测试两个进程通过mmap映射信息,测试共享时,数据情况,和共享后数据情况;

common.h

 

mmap_proc1.c — 进程1,做映射,映射超过文件长度的区域

 

mmap_proc2.c — 进程2,做映射,映射与进程1相同区域

 

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