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linux进程通信共享内存原理是什么

发布时间:2021-07-15 18:26:09 阅读:244 作者:chen 栏目:大数据
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本篇内容主要讲解“linux进程通信共享内存原理是什么”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“linux进程通信共享内存原理是什么”吧!

1 有一个全局的结构体数据,每次需要一块共享的内存时(shmget),从里面取一个结构体,记录相关的信息。

   
     
 
    
    struct shmid_ds {        // 权限相关	struct ipc_perm shm_perm;	/* operation perms */	// 共享内存的大小	int	shm_segsz;		/* size of segment (bytes) */	time_t	shm_atime;		/* last attach time */	time_t	shm_dtime;		/* last detach time */	time_t	shm_ctime;		/* last change time */	// 创建该结构体的进程	unsigned short	shm_cpid;	/* pid of creator */	unsigned short	shm_lpid;	/* pid of last operator */	// 当前使用该共享内存的进程数	short	shm_nattch;		/* no. of current attaches */	/* the following are private */	// 共享内存的页数	unsigned short   shm_npages;	/* size of segment (pages) */	// 指向共享的物理内存的指针	unsigned long   *shm_pages;	/* array of ptrs to frames -> SHMMAX */	// 使用该共享内存的进程信息	struct vm_area_struct *attaches; /* descriptors for attaches */}
   
     
 
    
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2 调用shmat的时候传入shmget返回的id。shmat根据id找到对应的shmid_ds 结构体。新建一个vm_area_struct结构体。开始地址和结束地址根据shmid_ds 中的信息计算,也就是用户申请的大小。接着把vm_area_struct插入进程中管理vm_area_struct的avl树。并且把一些上下文信息保存到页表项。缺页中断的时候在shm_swap_in里使用。

   
     
 
    
           shm_sgn = shmd->vm_pte + ((shmd->vm_offset >> PAGE_SHIFT) << SHM_IDX_SHIFT);	for (tmp = shmd->vm_start; tmp < shmd->vm_end; tmp += PAGE_SIZE, shm_sgn += (1 << SHM_IDX_SHIFT)) {		page_dir = pgd_offset(shmd->vm_task,tmp);		page_middle = pmd_alloc(page_dir,tmp);		if (!page_middle)			return -ENOMEM;		page_table = pte_alloc(page_middle,tmp);		if (!page_table)			return -ENOMEM;		pte_val(*page_table) = shm_sgn;	}
   
     
 
    
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3 进程访问共享内存范围中的地址时,触发缺页中断。

   
     
 
    
    void do_no_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long address,	int write_access){	pte_t * page_table;	pte_t entry;	unsigned long page;	// 在进程页表里获取address对应的页表项地址	page_table = get_empty_pgtable(vma->vm_task,address);	// 分配失败则返回	if (!page_table)		return;	entry = *page_table;	// 已经建立了虚拟地址到物理地址的映射,返回	if (pte_present(entry))		return;	// 还没有建立映射	if (!pte_none(entry)) {		do_swap_page(vma, address, page_table, entry, write_access);		return;	}        ......}
   
     
 
    
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在缺页中断中调用do_swap_page。

   
     
 
    
    static inline void do_swap_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long address,	pte_t * page_table, pte_t entry, int write_access){	pte_t page;	if (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->swapin) {		swap_in(vma, page_table, pte_val(entry), write_access);		return;	}	page = vma->vm_ops->swapin(vma, address - vma->vm_start + vma->vm_offset, pte_val(entry));	if (pte_val(*page_table) != pte_val(entry)) {		free_page(pte_page(page));		return;	}	if (mem_map[MAP_NR(pte_page(page))] > 1 && !(vma->vm_flags & VM_SHARED))		page = pte_wrprotect(page);	++vma->vm_task->mm->rss;	++vma->vm_task->mm->maj_flt;        // 写入物理地址	*page_table = page;	return;}
   
     
 
    
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其中vma->vm_ops->swapin对应shm.c的shm_swap_in

   
     
 
    
           pte_val(pte) = shp->shm_pages[idx];	// 还没有分配物理内存	if (!pte_present(pte)) {		// 分配物理内存		unsigned long page = get_free_page(GFP_KERNEL);                ...                // 记录物理地址                shp->shm_pages[idx] = pte_val(pte);        }        mem_map[MAP_NR(pte_page(pte))]++;	return pte_modify(pte, shmd->vm_page_prot);
   
     
 
    
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如果还没分配物理地址则分配,否则直接范围已经分配的地址。do_swap_page函数的最后一句会把物理地址写入进程的页表项。下次就不会缺页中断了。

  同理,其他进程共享该块内存的时候,如果访问范围内的地址,处理过程是类似的。进程访问某一个地址,发生缺页中断,然后进入do_swap_page函数处理,再到shm_swap_in。发现这时候共享内存已经映射了物理地址。最后改写自己的页表项。因为各个进程都对应同一块内存,所以操作的时候会互相感知,实现通信。

linux进程通信共享内存原理是什么

到此,相信大家对“linux进程通信共享内存原理是什么”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是亿速云网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

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