初探共享内存

1.什么是共享内存?

共享内存就是允许两个或多个进程共享一定的存储区。就如同 malloc() 函数向不同进程返回了指向同一个物理内存区域的指针。当一个进程改变了这块地址中的内容的时候,其它进程都会察觉到这个更改。因为数据不需要在客户机和服务器端之间复制,数据直接写到内存,不用若干次数据拷贝,所以这是最快的一种IPC。
注:共享内存没有任何的同步与互斥机制,所以要使用信号量来实现对共享内存的存取的同步。

2.共享内存特点和优势

当中共享内存的大致原理相信我们可以看明白了,就是让两个进程地址通过页表映射到同一片物理地址以便于通信,你可以给一个区域里面写入数据,理所当然你就可以从中拿取数据,这也就构成了进程间的双向通信,而且共享内存是IPC通信当中传输速度最快的通信方式没有之一,理由很简单,客户进程和服务进程传递的数据直接从内存里存取、放入,数据不需要在两进程间复制,没有什么操作比这简单了。再者用共享内存进行数据通信,它对数据也没啥限制。

最后就是共享内存的生命周期随内核。即所有访问共享内存区域对象的进程都已经正常结束,共享内存区域对象仍然在内核中存在(除非显式删除共享内存区域对象),在内核重新引导之前,对该共享内存区域对象的任何改写操作都将一直保留;简单地说,共享内存区域对象的生命周期跟系统内核的生命周期是一致的,而且共享内存区域对象的作用域范围就是在整个系统内核的生命周期之内。

3.缺陷

但是,共享内存也并不完美,共享内存并未提供同步机制,也就是说,在一个服务进程结束对共享内存的写操作之前,并没有自动机制可以阻止另一个进程(客户进程)开始对它进行读取。这明显还达不到我们想要的,我们不单是在两进程间交互数据,还想实现多个进程对共享内存的同步访问,这也正是使用共享内存的窍门所在。基于此,我们通常会用平时常谈到和用到 信号量来实现对共享内存同步访问控制。

4.demo

#define MEMSIZE 1024

int main()
{
    
    
        int shmid;
        pid_t pid;
        char *p;

        shmid = shmget(IPC_PRIVATE, MEMSIZE, 0600);
        if(shmid < 0)
        {
    
    
                perror("shmget()");
                exit(1);
        }


        pid = fork();
        if(pid < 0)
        {
    
    
                perror("fork()");
                exit(1);
        }


        if(0 == pid)
        {
    
    
                p = shmat(shmid, NULL, 0);
                if((void *)-1 == p)
                {
    
    
                        perror("shmat()");
                        exit(1);
                }

                strcpy(p, "Hello\n");
                shmdt(p);
                exit(0);

        }
        else
        {
    
    
                wait(NULL);
                p = shmat(shmid, NULL, 0);
                if((void *)-1 == p)
                {
    
    
                        perror("shmat()");
                        exit(1);
                }

                puts(p);
                shmdt(p);
                shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
                exit(0);



        }

        return 0;
}

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