从操作系统底层分析共享内存的通信原理

福优学苑@音视频+流媒体 2023-01-13 02:34:07

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接博客：进程间通信之管道一.共享内存实现进程间通信的原理 共享内存实际是操作系统在实际物理内存中开辟的一段内存。 共享内存实现进程间通信，是操作系统在实际物理内存开辟一块空间，一个进程在自己的页表中，将该空间和进程地址空间上的共享区的一块地址空间形成映射关系。另外一进程在页表上，将同一块物理空间和该进程地址空间上的共享区的一块地址空间形成映射关系。当一个进程往该空间写入内容时，另外一进程访问该空间，会得到写入的值，即实现了进程间的通信。 ...

内存中读取的数据会先放到L3,再将L3的数据拷贝到L2，再将L2的数据拷贝到L1,再从L1中的数据拷贝到CPU的寄存器中，CPU操作的存储空间永远是寄存器中存取。内存的发展速度远远跟不上CPU的发展速度，因此，CPU的性能远远要高于内存，由于CPU到内存中读取指令是一个很复杂的过程，效率很低。那么为了减少CPU和内存之间的交互，在CPU上设计了缓存。安装CPU的空间局部性原则，第一种的循环方式远远要高于第二种，因为CPU在按行循环的时候就将相邻的数据加载到内存中，而按列则只能一个一个加载到CPU的内存中。.

如果共享内存申请成功，返回的是shmid,其实这个返回值就像是文件fd，创建一个文件，返回该文件在文件数组fd_array中的下标。如果申请的是4097字节，操作系统会给一块4096*2字节大小的共享内存，但是能够使用的只有4097字节，剩下的空间给了也不能用。同时，进程b也通过页表映射，将共享区的起始地址映射到自己的虚拟地址空间中，两个进程就能看到同一份资源，从而能实现通信！所以，共享内存一定有对应的描述该共享内存的对象，保存共享内存及其周边的各种属性和信息。2.共享内存是所有进程间通信中，速度最快的！

共享内存是一种进程间的通信机制（其他的通信机制还有管道，消息队列等）。进程之间通过访问一块共享的空间，来进行数据的通信（交换）。具体来讲，就是将一份物理内存映射到不同进程各自的虚拟地址空间，这样每个进程都可以读写这片物理内存。共享内存是速度最快的一种进程间通信（IPC）方式，它直接对内存进行存取，比操作系统提供的读写系统服务更快。由上面的描述我们发现，当多个进程对同一片空间进行读写时必然会出现同步的问题，所以一般共享内存会和信号量或者锁机制一同使用，保证数据的完整性。

Linux多进程间通信——共享内存实现又到了每周分享时刻，这周我要分享的是关于Linux中进程间通信问题，这对于底层程序的实现至关重要，进程间通信方式主要包括管程、共享内存、消息传递、套接字这几种方式，这个专题我主要介绍两种进程间通信方式，共享内存和套接字通信。为什么介绍这两种呢，因为共享内存是实现进程间通信最有效的方式，效率高，创建一块虚拟共享内存之后，所有的进程只要映射到这块内存之后就可以完成通信，但是需要做好进程间的同步与互斥。而socket套接字通信又是实现不同主机进程通信的方式，掌握了这两种通信

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