一张图深度解析Linux共享内存的内核实现_shmem内存

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一张图深度解析 Linux 共享内存的内核实现

扬帆 sailing_9806#163.com

http://blog.csdn.net/sailor_8318/article/details/39484747

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【摘要】本文首先介绍了众所周知的共享内存用户态 API，然后介绍了相关的内核主要数据

结构，并逐一分析了 shmget、shmat、数据访问、shmdt 的内核实现及数据结构之间的动态

关系，从数据的关联图即可一窥共享内存的实现机制。

【关键字】共享内存，shmat， smget， mmap，shmid_kernel

1 功能........................................................................................................................................... 2

2 示例代码 ................................................................................................................................... 2

3 主要数据结构及其关系 ........................................................................................................... 5

3.1 ipc_params .................................................................................................................... 5

3.2 shmid_kernel ................................................................................................................. 6

3.3 kern_ipc_perm .............................................................................................................. 6

3.4 shm_file_data ................................................................................................................ 7

3.5 shm_file_operations ..................................................................................................... 7

3.6 shm_vm_ops ................................................................................................................. 7

3.7 ipc_ops .......................................................................................................................... 7

3.8 数据结构之间的关系 ................................................................................................... 8

4 创建 or 打开 share memory ..................................................................................................... 9

4.1 主流程 ........................................................................................................................... 9

4.2 Shmget ........................................................................................................................ 10

4.3 ipcget_public ............................................................................................................... 10

4.4 newseg ........................................................................................................................ 11

4.5 shmem_file_setup....................................................................................................... 12

4.6 alloc_file ...................................................................................................................... 13

4.7 用户态信息 ................................................................................................................. 13

5 attach 到 share memory ......................................................................................................... 14

5.1 主流程 ......................................................................................................................... 14

5.2 do_shmat .................................................................................................................... 16

5.3 shm_mmap ................................................................................................................. 17

5.4 shmem_mmap ............................................................................................................ 17

5.5 shm_open ................................................................................................................... 18

5.6 用户态信息 ................................................................................................................. 18

6 数据访问 ................................................................................................................................. 18

6.1 shm_fault .................................................................................................................... 19

6.2 shmem_fault ............................................................................................................... 19

7 Detach shm ............................................................................................................................. 19

8 删除 share memory ................................................................................................................ 20

9 参考文档 ................................................................................................................................. 20

1 功能

System V 共享内存作为多进程间通信的最高效手段，是因为：

1、其将物理内存直接映射为虚拟地址，通过虚拟地址即可直接访问数据，避免了 rd/wr 等

系统调用的开销

2、其避免了 msg 及 socket 通信方式的数据拷贝过程

基本原理介绍可参考“Linux 环境进程间通信(五): 共享内存(下)”

2 示例代码

/**********************************************************

*实验要求：创建两个进程，通过共享内存进行通讯。

*功能描述：本程序申请了上一段程序相同的共享内存块，然后循环向共享中

* 写数据，直至写入“end”。

*日期： 2010-9-17

*作者：国嵌

**********************************************************/

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

#include "shm_com.h"

* 程序入口

* */

int main(void)

{

int running=1;

void *shared_memory=(void *)0;

struct shared_use_st *shared_stuff;

char buffer[BUFSIZ];

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杨帆_8318

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