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在現(xiàn)代操作系統(tǒng)的開發(fā)中，共享內(nèi)存是一種常用的通信方式，因?yàn)樗軌蛱岣叱绦蛑g通信的效率。共享內(nèi)存是指將內(nèi)存中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)同時(shí)映射到多個(gè)進(jìn)程的地址空間中，這樣多個(gè)進(jìn)程就可以像訪問自己內(nèi)存一樣訪問共享內(nèi)存。
雖然共享內(nèi)存在提高程序通信效率方面有顯著優(yōu)勢(shì)，但是也存在一些問題。其中一個(gè)重要的問題就是丟失現(xiàn)象，即進(jìn)程寫入的數(shù)據(jù)在共享內(nèi)存中丟失或無法被其他進(jìn)程讀取到。
下面從共享內(nèi)存的創(chuàng)建、使用和管理三個(gè)方面來分析Linux下出現(xiàn)共享內(nèi)存丟失的原因及解決思路。
共享內(nèi)存的創(chuàng)建
在Linux下創(chuàng)建共享內(nèi)存可以使用shmget函數(shù)。這個(gè)函數(shù)的原型如下：
“`
#include
#include
int shmget(key_t key, size_t size, int shm);
“`
其中，key表示共享內(nèi)存的標(biāo)識(shí)符，size表示共享內(nèi)存的大小，shm表示共享內(nèi)存的標(biāo)志位。
共享內(nèi)存的標(biāo)識(shí)符key是一個(gè)整數(shù)，它在系統(tǒng)中唯一標(biāo)識(shí)一段共享內(nèi)存。不同進(jìn)程可以通過key來訪問同一段共享內(nèi)存。
共享內(nèi)存的大小size是一個(gè)非負(fù)整數(shù)，表示所創(chuàng)建的共享內(nèi)存的大小。shmget函數(shù)成功時(shí)返回一個(gè)非負(fù)整數(shù)，表示共享內(nèi)存的ID，失敗則返回-1。
創(chuàng)建共享內(nèi)存后，需要使用shmat函數(shù)將其映射到進(jìn)程的地址空間中。
共享內(nèi)存的使用
使用共享內(nèi)存時(shí)，需要將共享內(nèi)存映射到進(jìn)程的地址空間中。這可以使用shmat函數(shù)完成。
“`
#include
#include
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shm);
“`
其中，shmid表示共享內(nèi)存的ID，shmaddr表示共享內(nèi)存所映射的地址，shm表示操作標(biāo)志。
映射后，進(jìn)程就可以像訪問自己的內(nèi)存一樣訪問共享內(nèi)存。
但是，在共享內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)并不是直接將數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存，而是將數(shù)據(jù)先復(fù)制到用戶進(jìn)程的緩沖區(qū)，然后再由Linux內(nèi)核將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存。
這就涉及到一個(gè)問題：當(dāng)Linux內(nèi)核將數(shù)據(jù)從用戶進(jìn)程的緩沖區(qū)寫入共享內(nèi)存時(shí)，如果進(jìn)程還沒有映射到共享內(nèi)存，寫入的數(shù)據(jù)會(huì)怎么樣呢？
答案是：數(shù)據(jù)會(huì)被丟棄。
共享內(nèi)存的管理
在Linux下，可以使用shmctl函數(shù)來管理共享內(nèi)存。
“`
#include
#include
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
“`
其中，shmid表示被控制的共享內(nèi)存的ID，cmd表示控制命令，buf表示共享內(nèi)存狀態(tài)的信息。
常用的控制命令有：
– IPC_RMID：刪除共享內(nèi)存；
– IPC_STAT：獲取共享內(nèi)存狀態(tài)信息；
– IPC_SET：設(shè)置共享內(nèi)存狀態(tài)信息。
當(dāng)進(jìn)程不再需要使用共享內(nèi)存時(shí)，需要使用shmctl函數(shù)將之刪除。如果進(jìn)程異常退出，應(yīng)該使用IPCRM命令刪除共享內(nèi)存。
解決共享內(nèi)存丟失問題
共享內(nèi)存的丟失問題源于Linux內(nèi)核將數(shù)據(jù)從用戶進(jìn)程的緩沖區(qū)寫入共享內(nèi)存時(shí)的機(jī)制，因此避免共享內(nèi)存丟失的核心思路是在Linux內(nèi)核寫入共享內(nèi)存之前，先確保進(jìn)程已經(jīng)成功映射到了共享內(nèi)存。
這可以通過一些技巧來實(shí)現(xiàn)，具體包括：
– 在寫入共享內(nèi)存之前，先將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)flush回文件系統(tǒng)的pagecache中。在Linux的內(nèi)核設(shè)計(jì)中，為了提高磁盤I/O性能，頁面緩存系統(tǒng)Page Cache經(jīng)常被喻為“磁盤的緩存”，在使用共享內(nèi)存時(shí)，我們可以將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入Page Cache，這樣即使進(jìn)程還沒有成功映射到共享內(nèi)存，寫入的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失；
– 使用信號(hào)量進(jìn)行同步。當(dāng)我們使用共享內(nèi)存時(shí)，應(yīng)該先申請(qǐng)一個(gè)信號(hào)量，如果信號(hào)量處于鎖定狀態(tài)，就等待信號(hào)量解鎖再進(jìn)行共享內(nèi)存讀寫操作。使用信號(hào)量后，可以確保多個(gè)進(jìn)程不會(huì)同時(shí)對(duì)共享內(nèi)存進(jìn)行寫操作，從而保證數(shù)據(jù)的正確性；
– 使用互斥鎖進(jìn)行同步。與信號(hào)量相似，我們也可以在訪問共享內(nèi)存時(shí)使用互斥鎖來保證進(jìn)程的同步。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux查看共享內(nèi)存命令
linux查看共享內(nèi)存命令
共享內(nèi)存查看
使用ipcs命令，不加轎碼如何參數(shù)時(shí)，會(huì)把共享內(nèi)存、信號(hào)量、消息隊(duì)列的信息都打印出來，如果只想顯示共享內(nèi)存信息，使用如下命令：
# ipcs -m
Shared Memory Segments
keyshmid owner perms bytes nattch status
0x76 rootdest
0x45 rootdest
0x38 zc
0xezc
0x76 zc
0x45 zc
0x18 rootdest
0x87 rootdest
0x56 rootdest
0x25 rootdest
0x94 rootdest
0xccs
0x32 rootdest
0x01 rootdest
0x7454 root
其中：
之一列就是共享內(nèi)存的key；
第二列歲帆祥是共享內(nèi)存的編號(hào)shmid；
第三列就是創(chuàng)建的用戶owner；
第四列就是權(quán)限perms；
第五列為創(chuàng)建的大小bytes；
第六列為連接到共享內(nèi)存的進(jìn)程數(shù)nattach；
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本文標(biāo)題：Linux下，共享內(nèi)存會(huì)出現(xiàn)丟失現(xiàn)象(linux共享內(nèi)存丟失)
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