共享内存实现原理

/*
创建一个共享内存区
key值可以由ftok()函数生成，是唯一的进程资源
*/
int main()
{
    int shmid;
    char *addr;
   
    
    shmid = shmget(1002, 128, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
    addr = (char* )shmat(shmid, NULL, 0); 
    strcpy(addr,"hello world");
    return 0;
}

/*
IPC_CREAT  创建一个新的片段。如果没有，检查其权限
IPC_EXCL 这个标志位可以|一起使用
其他几个标志位可以 用命令：man 2  查看
*/
int ret = shmget(1001,4096,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);

$ ipcs

前段时间被一家公司问到了，一个是内存映射的原理，一个是共享内存的原理，图片来源：人人都是极客。

struct shmid_kernel 用来管理共享内存的结构体

里面记录了创建的PID，以及操作的时间戳，已使用空间和未使用空间

共享内存最多能有128个

shmget函数，首先要查看

• findkey，查找key值得共享内存是否被创建
• findkey()，返回共享内存在shm_segs的数组索引
• 找到了就直接返回标识符，没找到就newseg()创建
• 创建一个新的struct shmid_kernel结构体出来

shmat() 函数用于将共享内存映射到本地虚拟内存地址。

这时一个问题就出来了，共享内存是需要经历一道手续的，内存映射。

共享内存和内存映射的区别。

找到一个可用的虚拟内存地址，如果在调用 shmat() 函数时没有指定了虚拟内存地址，那么就通过 get_unmapped_area() 函数来获取一个可用的虚拟内存地址。

共享内存需要找到虚拟内存地址，然后再进行映射。

如果没有找到，就会引发缺页异常，再度令Mmap去映射一块物理地址实现共享内存。

简而言之，就是不同虚拟地址的进程映射到了同一片内存空间，也减少了磁盘IO的次数。最常见的就是epoll，底层有红黑树

key管理文件描述符,value管理注册的事件

双向链表管理就绪的文件描述符，用于给用户返回轮询

mmap用于传递文件描述符，避免在内核态陷入时间过久，而且每次轮询和就绪都无需再向红黑树重新注册，又避免了频繁陷入用户态和内核态的上下文切换，是支撑服务器百万并发的关键。

只是共享内存也有缺点，毕竟会造成物理地址空间对运行内存的占用，如果系统觉得不够用，会将一部分不常用的运行内存的地址迁移到物理地址，又会涉及到地址交换技术。