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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 */
}
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;
}
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;
}
......
}
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;
}
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);
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。
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！这里是创新互联网站，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！
