Linux 共享内存：shmget() 与 mmap()，哪个更胜一筹？

2024-03-02 09:19:22

Linux 共享内存：深入剖析 shmget() 与 mmap() 的优缺点

作为一名资深的程序员，我在 Linux 系统中处理过不少共享内存问题。在这篇文章中，我将带你深入探索两种常见的共享内存机制：shmget() 和 mmap() 。了解它们的优缺点对于优化你的应用程序和实现高效的进程间通信至关重要。

`shmget()`：简单、可移植的 System V 共享内存

shmget() 是基于 System V IPC（进程间通信）机制的传统共享内存方法。它允许进程创建和访问由内核管理的共享内存段。

优点：

简单易用： shmget() 的 API 简洁明了，易于使用，非常适合初学者或需要快速实现共享内存的开发者。
广泛支持： 由于基于 System V IPC，shmget() 在支持该机制的所有 Linux 系统上都能广泛使用。
匿名共享： shmget() 创建的共享内存段是匿名的，这意味着它们不与任何文件或进程关联，在某些情况下会带来便利。

缺点：

性能开销： shmget() 在创建和销毁共享内存段时会产生系统调用开销，这可能会影响性能，尤其是在频繁创建或销毁内存段时。
资源限制： System V IPC 对每个进程和系统可创建的共享内存段数量施加了限制，可能限制某些应用程序的需求。
映射不便： 使用 shmget() 创建的共享内存段必须使用 shmat() 和 shmdt() 函数显式映射和取消映射，这可能会带来不便和编码开销。

`mmap()`：高性能、灵活的内存映射文件

mmap() 是一种利用虚拟内存系统的共享内存方法。它允许进程将文件或其他对象映射到自己的地址空间，从而实现共享内存。

优点：

高效性： mmap() 消除了系统调用开销，提供了比 shmget() 更高的性能，非常适合对性能要求较高的应用程序。
无资源限制： mmap() 不受 System V IPC 资源限制的影响，允许创建大量共享内存段，满足大规模应用的需求。
映射灵活性： mmap() 允许进程以不同的方式映射共享内存段，例如只读、可读写或共享，提供了更高的灵活性。

缺点：

复杂性： mmap() 的 API 比 shmget() 更复杂，需要更深入的理解和编码技巧，可能不适合初学者或经验不足的开发者。
文件依赖性： mmap() 创建的共享内存段通常与文件关联，这可能会带来一些限制，例如文件的可访问性和持久性问题。
跨进程共享受限： mmap() 创建的共享内存段需要进程具有对底层文件的访问权限，在跨进程共享时可能遇到困难，需要额外的权限管理。

何时选择哪种方法？

选择 shmget() 或 mmap() 取决于你的应用程序的具体需求：

简单性优先： 对于不需要高性能或大量共享内存段的简单应用程序，shmget() 是一个不错的选择，易于使用和部署。
性能和灵活性至上： 对于要求高性能和大量共享内存段的应用程序，mmap() 是更好的选择，可以提供卓越的性能和高度的灵活性。
跨进程共享： 如果需要在没有文件访问权限的情况下跨进程共享内存，shmget() 是首选方法，因为它的匿名共享特性可以简化跨进程的通信。

总结

shmget() 和 mmap() 都是 Linux 系统中实现共享内存的强大机制。shmget() 提供了简单性、可移植性和匿名共享，而 mmap() 提供了高性能、灵活性以及与文件的关联。根据应用程序的需求，选择合适的机制可以优化性能、增强进程间通信，并打造更高效、更健壮的系统。