从 0 开始学习 Linux 系列之「22.共享内存 Shared Memory」

共享内存 Shared Memory

这次我们来学习在 Linux 中最快的一种 IPC 方式：共享内存 Shared Memory，它的基本原理是：内核开辟一片内存区域，然后多个用户进程可以将这片区域映射到它们自己的地址空间中进行读写。为什么这种方式最快？因为数据不需要在进程之间复制，只要一个进程写入数据，另一个进程就能马上读取数据了，但是读取和写入必须同步。

共享内存属性

我们可以在终端中使用 ipcs -m 查看系统当前开辟的共享内存：

ipcs -m

------ Shared Memory Segments --------
key        shmid      owner      perms      bytes      nattch     status
0x00000000 104529920  orange     600        2097152    2          dest
0x00000000 688129     orange     600        524288     2          dest
0x00000000 113672194  orange     600        524288     2          dest
...

可以看到列出了共享内存的一些属性：地址，id，拥有者等等。

共享内存在哪里？

进程可以将共享内存映射到自己的地址空间中，如下：

可以看到中间有一个内存映射区域，进程把内核的共享内存映射到这个地方，模型如下：

进程可以通过共享内存的 API 获得内核所管理的共享内存的一份映射，例如直接同步读写自己的映射文件就可以实现进程 A 和 B 之间的通信了，非常简单。

共享内存的操作

共享内存使用起来比较简单，但是需要注意必须保持不同进程的读写同步，可以使用信号量或者互斥锁等，但是本篇文章主要介绍共享内存，不会涉及同步相关的操作，下面的例子主要介绍共享内存相关的 API 操作，当你熟悉了基本的用法，在以后学习同步时可以加上同步机制来保证读写正确。

共享内存（SHM）的操作主要分为下面 4 个步骤：
1. 创建或获取 SHM
2. 映射 SHM 到进程地址空间
3. 操作映射后的区域，即读写
4. 关闭进程地址空间的映射区域

分别来了解这些操作的 API。

1. 创建：shmget

创建 SHM 调用 shmget：