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Linux中共享内存及内存映射技术研究

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Linux给我们提供了丰富的内部进程通信机制，包括共享内存、内存映射文件、先入先出（FIFO）、接口（sockets）以及多种用于同步的标识。

作者：赛迪网技术社区来源：赛迪网技术社区 2007年10月20日

Linux给我们提供了丰富的内部进程通信机制，包括共享内存、内存映射文件、先入先出（FIFO）、接口（sockets）以及多种用于同步的标识。在本文中，我们主要讨论一下共享内存和内存映射文件技术。

一般来说，内部进程通信（interprocess communication）也就是IPC，是指两个或两个以上进程以及两个或者两个以上线程之间进行通信怠Ｃ扛鯥PC机制都有不同的强项或者弱点，不过没有一个IPC机制包含内建的同步方法。因此程序员不但需要自己在程序中实现同步，而且还需要为了利用IPC机制而自己开发通信协议。

共享内存

使用共享内存和使用malloc来分配内存区域很相似。使用共享内存的方法是：

1.对一个进程/线程使用shmget分配内存区域。

2.使用shmat放置一个或多个进程/线程在共享内存中，你也可以用shmctl来获取信息或者控制共享区域。

3.使用shmdt从共享区域中分离。

4.使用shmctl解除分配空间

下面是个例子:

　　
　　//建立共享内存区域
　　intshared_id;
　　char *region;
　　const intshm_size = 1024;
　　
　　shared_id = shmget(IPC_PRIVATE,//保证使用唯一ID
　　　　　　　　　　　 shm_size,
　　　　　　　　　　　 IPC_CREAT | IPC_EXCL |//创建一个新的内存区域
　　　　　　　　　　　 S_IRUSR | S_IWUSR);//使当前用户可以读写这个区域
　　
　　//交叉进程或生成进程.
　　
　　//将新建的内存区域放入进程/线程
　　region = (char*) shmat(segment_id, 0, 0);
　　
　　//其他程序代码
　　...
　　
　　//将各个进程/线程分离出来
　　shmdt(region);
　　
　　//破坏掉共享内存区域
　　shmctl(shared_id, IPC_RMID, 0);

共享内存是Linux中最快速的IPC方法。他也是一个双向过程，共享区域内的任何进程都可以读写内存。这个机制的不利方面是其同步和协议都不受程序员控制，你必须确保将句柄传递给了子进程和线程。

内存映射文件

内存映射文件不仅仅用于IPC，在其他进程中它也有很大作用。如果你需要将一个分配的缓冲区初始化为零，只要记住/dev/zero 。你也可以通过将文件映射到内存中以提高其性能。它使你可以像读写字符串一样读写文件。下面是个例子：

　　
　　const char filename[] = "testfile";
　　intfd;
　　char *mapped_mem;
　　const intflength = 1024;
　　fd = open(filename, O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
　　lseek(fd, flength + 1, SEEK_SET);
　　write(fd, "\0", 1);
　　lseek(fd, 0, SEEK_SET);
　　
　　mapped_mem = mmap(0,
　　　　　　　　　　　flength,
　　　　　　　　　　　PROT_WRITE, //允许写入
　　　　　　　　　　　MAP_SHARED,//写入内容被立即写入到文件
　　　　　　　　　　　fd,
　　　　　　　　　　　0);
　　
　　close(fd);
　　
　　//使用映射区域.
　　...
　　
　　munmap(file_memory, flength);

利用内存映射来处理IPC的好处是在整个过程中你不需要处理句柄：只要打开文件并把它映射在合适的位置就行了。你可以在两个不相关的进程间使用内存映射文件。

使用内存映射的缺点是速度不如共享内存快。如果凑巧文件很大，所需要的虚拟内存就会很大，这样会造成整体性能下降。

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