进程间共享内存的方式

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一、shm是什么意思英语？shm是SharedMemory的英文缩写，指的是多个进程之间共享信息的机制。shm允许多个进程直接访问同一内存区域，使您可以更快地传输数据，避免频繁的进程间通信，提高程序效率。
shm在计算机应用中有着广泛的应用场景。例如，在图像处理中，多个进程可能需要同时读取或修改同一张图像。shm允许您通过避免对同一映像进行重复读写操作来提高程序执行效率。另外，在多进程协同计算领域，还可以利用shm来传递计算结果，提高程序的计算效率。
作为一种进程间通信方法，shm有一些明显的优点和缺点。首先，shm的工作方式很简单，因为它直接在进程之间共享内存区域，避免了繁琐的数据传输和复制操作。同时，SHS传输数据的速度非常快，可以满足一些高速要求的应用场景。然而，由于多个进程共享同一内存区域，因此必须注意同步读写操作，以避免进程之间的冲突和数据损坏。另外，shm也必须占用一定的内存空间，必须根据实际情况进行合理的内存管理。

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二、共享内存原理

Linux2.2.x内核支持多种共享内存方法，例如mmap()系统调用、Posix共享内存和SystemV共享内存。

共享内存可以说是最有用的进程间通信方法，也是最快的IPC形式。两个不同的进程A和B共享内存，这意味着相同的物理内存被分配给进程A和B各自的进程地址空间。进程A可以立即看到进程B对共享内存中数据的更新，反之亦然。由于多个进程共享同一内存区域，因此需要某种同步机制，例如互斥锁和信号量。

SystemV共享内存原理

进程间需要共享的数据放在一个叫做IPC共享内存区域的地方。所有需要访问共享区域的进程都必须将共享区域分配给本进程的地址空间。SystemV共享内存通过shmget检索或创建IPC共享内存区域并返回相应的标识符。内核确保shmget获取或创建共享内存区域，并初始化共享内存区域对应的shmid_kernel结构。请注意，它将同时在特殊文件系统shm中创建并打开一个同名文件。并在内存中建立该文件对应的文件和inode结构，新打开的文件不属于任何进程（任何进程都可以访问共享内存区域）。这一切都是由shmget系统调用完成的。

Linux有一个系统调用，叫做mmap()，这个mmap()可以将一个文件映射到进程地址空间（进程使用的虚拟内存），以便进程可以读写。进程地址空间来读取和写入该文件。

你可能会觉得很奇怪，我明明是在写入内存，为什么还要写入文件呢？他们是如何转的？

是的，你写的其实是内存，但是你写的内存不是普通的内存。你写入这块内存的内容会在一段时间后被内核写入到这个文件中。写文件实际上最终是将数据写入设备（硬盘、NandFlash等）。

mmap的主要优点是为用户程序提供了一种方便的操作方法来对文件进行随机访问、操作，另外对于超大文件（无法一次读入内存）提供了一种方便的操作方法。有效的方法。

内核中有一个特殊的文件系统。这个文件系统的存储介质就是RAM。

在shmget()调用之后，系统会为您在该文件系统上创建一个文件，但这一次它只是创建该文件。

然后你调用shmat()，内核会使用mmap将文件映射到进程地址空间。此时就可以对分配的地址进行读写操作了。。

一段时间后，内核会将您输入的内容写入文件中。但是这个文件的存储介质是内存，那么它会做什么呢？你明白吗？

答：会写入内存

首先我们看一下如果不使用内存映射文件的情况下的处理流程。首先我们需要将磁盘文件的内容读入内存，然后修改，最后写回磁盘。读取磁盘文件的第一步是通过系统调用。它首先将文件内容从磁盘复制到内核空间的缓冲区，然后将数据复制到用户空间副本。第三步回写也需要两份数据。

所以我们基本上会有四份数据副本，因为大文件的数据量非常大，几十GB甚至更大，所以复制的成本非常高。

内存映射文件是操作系统提供的一种机制，可以减少不必要的数据拷贝，从而提高效率。它使用mmap()将文件直接映射到用户空间，在页错误处理期间不会复制数据。由于mmap()将文件直接映射到用户空间，因此函数根据这种映射关系将文件直接从硬盘复制到用户空间。因此，只进行一次数据拷贝，读取时效果是两次数据拷贝的两倍。因此，内存映射的效率高于读/写的效率。

一般来说，读操作可以满足大多数文件操作的要求，但对于一些需要数十GB甚至更大存储空间的特殊应用领域，则采用这种常见的文件处理方式。不工作。

mmap将文件或其他对象映射到内存。文件被分配到多个页面如果文件大小不是所有页面大小的总和，则最后一页上未使用的空间将被清空。munmap执行相反的操作，删除特定地址范围的对象映射。

使用mmap将文件映射到进程后，就可以直接使用这个虚拟地址来读写文件，而不必调用读写直接访问这个段的系统调用进行写入时内存，不会写入超过当前文件大小的内容。

参考地址：

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三、ipc进程通信是什么意思？IPC（Inter-ProcessCommunication）进程通信是指不同进程之间进行数据交换和消息传输的机制。在操作系统中，不同的进程是相互独立的。这种独立性阻止它们直接访问彼此进程的数据。因此需要IPC进程通信来解决这个问题。IPC通信机制包括管道、信号量、消息队列、共享内存等，这些通信方式可以用于不同进程之间的数据传输和同步。IPC进程通信是操作系统的重要组成部分，它保证不同进程能够同步、协同工作。
IPC进程通信机制涵盖多种方式。其中以管道、信号量、消息队列、共享内存等方式应用最为广泛。管道方式是一种单向数据流，可以实现进程间的数据传输。信号量模式是一种可以检测和保护共享资源的数据类型。消息队列方法可以在多个进程之间传递消息。共享内存方式就是在进程之间共享内存区域。此外，还有类似于信号和套接字的进程通信方法。这些通信方式的选择应根据实际应用场景来考虑，以达到最佳效果。
IPC进程通信有其优点和缺点。IPC进程通信可以实现进程间的数据传输和同步，使不同进程能够相互协作、共享资源。这种方法可以使程序更加强大和灵活。另外，IPC过程通信具有很强的可移植性，可以在不同的操作系统上使用。然而，IPC进程通信也有一些缺点。首先，它的设计和实现需要大量的时间和精力。其次，由于进程之间的数据传输需要多次复制操作，因此性能会受到一定的影响。另外，IPC进程通信的运行需要专门的系统调用和管理，增加了系统的管理复杂度。