Linux进程间通信 共享内存

　　
　　　　　　　　　　　　　　图 System V IPC 机制 - 共享内存

　　Linux为共享内存提供了四种操作.

　　1. 共享内存对象的创建或获得.与其它两种IPC机制一样,进程在使用共享内存区域以前,通过系统调用sys_ipc （call值为SHMGET）创建一个键值为key的共享内存对象,或获得已经存在的键值为key的某共享内存对象的引用标识符.以后对共享内存对象的访 问都通过该引用标识符进行.对共享内存对象的创建或获得由函数sys_shmget完成,其定义如下：

　　int sys_shmget (key_t key, int size, int shmflg)

　　这里key是表示该共享内存对象的键值,size是该共享内存区域的大小（以字节为单位）,shmflg是标志（对该共享内存对象的特殊要求）.

　　它所做的工作如下：

　　1) 如果key == IPC_PRIVATE,则创建一个新的共享内存对象.

　　* 算出size对应的页数,检查其合法性.

　　* 搜索向量表shm_segs,为新创建的共享内存对象找一个空位置.

　　* 申请一块内存用于建立shmid_kernel数据结构,注意这里申请的内存区域大小不包括真正的共享内存区,实际上,要等到第一个进程试图访问它的时候 才真正创建共享内存区.

　　* 根据该共享内存区所占用的页数,为其申请一块空间用于建立页表（每页4个字节）,将页表清0.

　　* 填写shmid_kernel数据结构,将其加入到向量表shm_segs中为其找到的空位置.

　　* 返回该共享内存对象的引用标识符.

　　2) 在向量表shm_segs中查找键值为key的共享内存对象,结果有三：

　　* 如果没有找到,在操作标志shmflg中没有指明要创建新共享内存,则错误返回,否则创建一个新的共享内存对象.

　　* 如果找到了,但该次操作要求创建一个键值为key的新对象,那么错误返回.

　　* 否则,合法性、认证检查,如有错,则错误返回；否则,返回该内存对象的引用标识符.

　　共享内存对象的创建者可以控制对于这块内存的访问权限和它的key是公开还是私有.如果有足够的权限,它也可以把共享内存锁定在物理内存中.

　　参见include/linux/shm.h

　　2. 粘附.在创建或获得某个共享内存区域的引用标识符后,还将共享内存区域映射（粘附）到进程的虚拟地址空间,然后才能使用该共享内存区域.系统调用 sys_ipc（call值为SHMAT）用于共享内存区到进程虚拟地址空间的映射,而真正完成粘附动作的是函数sys_shmat,其定义如下：

　　int sys_shmat (int shmid, char *shmaddr, int shmflg, ulong *raddr)

　　其中：shmid是共享内存对象的引用标识符；

　　shmaddr该共享内存区域在进程的虚拟地址空间对应的虚拟地址；

　　shmflg是映射标志；

　　raddr是实际映射的虚拟空间地址.

　　该函数所做的工作如下：

　　1) 根据shmid找到共享内存对象.

　　2) 如果shmaddr为0,即用户没有指定该共享内存区域在它的虚拟空间中的位置,则由系统在进程的虚拟地址空间中为其找一块区域（从1G开始）；否则,就 用shmaddr作为映射的虚拟地址.

　　3) 检查虚拟地址的合法性（不能超过进程的最大虚拟空间大小—3G,不能太接近堆栈栈顶）.

　　4) 认证检查.

　　5) 申请一块内存用于建立数据结构vm_area_struct,填写该结构.

　　6) 检查该内存区域,将其加入到进程的mm结构和该共享内存对象的vm_area_struct队列中.

　　共享内存的粘附只是创建一个vm_area_struct数据结构,并将其加入到相应的队列中,此时并没有创建真正的共享内存页.

　　当进程第一次访问共享虚拟内存的某页时,所有的共享内存页还都没有分配,会发生一个page fault异常.当Linux处理这个page fault的时候,它找到发生异常的虚拟地址所在的vm_area_struct数据结构.在该数据结构中包含有这类共享虚拟内存的

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