【嵌入式总复习】Linux共享内存

1. 共享内存的定义

共享内存指（shared memory）在多处理器的计算机系统中，可以被不同中央处理器（CPU）访问的大量内存。由于多个CPU需要快速访问存储器，这样就要对存储器进行缓存（Cache）。

共享内存就是允许多个不相关的进程访问同一个逻辑内存

1. 共享内存是在两个正在运行的进程之间共享和传递数据的一种非常有效的方式；
2. 不同进程之间共享的内存通常安排为同一段物理内存；
3. 进程可以将同一段共享内存连接到它们自己的地址空间中，所有进程都可以访问共享内存中的地址；
4. 如果某个进程向共享内存写入数据，所做的改动立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其它进程；

共享内存没有提供同步机制，也就是说，在第一个进程对共享内存写操作结束之前，并无自动可以阻止第二个进程开始对其进行读取。所以要使用信号量来进行同步控制。

2. 共享内存的特点

1. 最快的IPC，高效率

通过管道方式来进行进程间通信

1. 从内存空间缓冲区将数据拷贝到内核空间缓冲区；
2. 从内核空间缓冲区将数据拷贝到内存；
3. 从内存将数据拷贝到内核空间缓冲区；
4. 从内核空间缓冲区将数据拷贝到用户空间缓冲区；

通过共享内存进行进程间通信

A,B两个进程都有一个各自的指针指向共享内存，可以通过指针访问里面的数据，没有传输的概念；

2. 共享内存属于临界资源

需要信号量来进行同步控制

3. 可以实现任意两个进程之间的通讯

父进程fork子进程或者exec执行一个新程序，在子进程和新进程里不会继承父进程之前使用的共享内存；

3. 共享内存的原理

1. 在物理内存中开辟一块空间；
2. 不同进程通过页表将该空间映射到字节的进程虚拟地址空间中；
3. 不同进程通过操作自己进程虚拟地址空间当中的虚拟地址来操作共享内存；

4. 共享内存的函数

4.1 shmget函数

创建共享内存或者获取一个有共享内存段的标识符

#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>

#include(key_t key,size_t size,int shmflg);

key

非0值，他有效的为共享内存段命名；

size

指定需要共享的内存容量；

shmflg

权限标志。和open的函数的mode参数一样，创建它的话，可以与IPC_CREAT做“或操作”；

成功返回一个与key相关的共享内存标识符，失败返回-1；

4.2 shmat函数

启动对该共享内存的访问，并把共享内存附加到当前进程的地址空间

#include<sys/types.h>
#include<sys/shm.h>

void *shmat(int shm_id,const void *shm_addr,int shmflg);

shm_id

由shmget函数返回的共享内存标识；

shm_addr

指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址；

shm_flg

一组标志位，通常为0；

成功返回指定共享内存第一个字节的指针，失败返回-1；

4.3 shmdt函数

将共享内存从当前进程中分离（不是删除，只是使该共享内存对当前进程不再用）

#include<sys/types.h>
#include<sys/shm.h>

int shmdt(const void *shmaddr);

4.4 shmctl函数

用于控制共享内存

#include<sys/shm.h>

int shmctl(int shm_id,int command,struct shmid_ds *buf);

shm_id

shmget函数返回的共享内存标识符

command

要采取的操作，可以取以下三个值

1. IPC_STAT：用共享内存的当前关联值覆盖shmid_ds的值；
2. IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds结构中给出的值；
3. IPC_RMID：删除共享内存段；

buf

一个结构指针，它指向共享内存模式和访问全线结构；

5. 共享内存的相关命令

6. 使用共享内存的步骤

1. 创建共享内存
2. 附加；将进程附加该共享内存上——将进程虚拟地址和物理地址通过页表建设映射关系
3. 分离；将虚拟地址和物理地址的映射关系从页表中删除

共享内存映射到物理地址空间时，时映射在共享区中（在栈区和堆区中间）

最后

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