Linux 共享内存方式大比拼：哪种最适合你？

2023-06-02 17:08:56

在 Linux 中进行进程间通信：三种共享内存方式

在分布式系统中，进程间通信是至关重要的，因为它允许不同进程之间交换数据和协调动作。共享内存是一种实现进程间通信的有效机制，它允许进程直接访问和修改彼此的内存区域。在 Linux 操作系统中，有三种常用的共享内存方式：System V 共享内存、共享文件映射 (mmap) 和 POSIX 共享内存。

System V 共享内存

System V 共享内存是一种传统且高效的共享内存方式，它提供了一个简单的机制来创建和管理共享内存段。它的主要特点包括：

高性能： System V 共享内存使用直接内存访问，从而避免了复制开销并提高了性能。
简单易用： 它的 API 非常简单，开发人员可以轻松地创建、附加和释放共享内存段。
广泛支持： System V 共享内存得到所有 Linux 发行版的广泛支持，确保了跨平台兼容性。

示例代码：

// 创建一个共享内存段
int shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT | 0666);

// 将共享内存段附加到当前进程的地址空间
void *shm_addr = shmat(shm_id, NULL, 0);

// 访问和修改共享内存
int *shared_data = (int *)shm_addr;
*shared_data = 42;

// 从当前进程的地址空间分离共享内存段
shmdt(shm_addr);

// 销毁共享内存段
shmctl(shm_id, IPC_RMID, NULL);

共享文件映射 (mmap)

共享文件映射是一种将文件映射到进程地址空间的机制，允许进程直接访问文件的内容。它的特点包括：

高性能： mmap 也使用直接内存访问，从而提供了与 System V 共享内存类似的高性能。
安全性： 它提供了更好的安全性，因为进程只能访问自己映射的文件区域。
可移植性： mmap 得到所有 Linux 发行版的支持，使其成为跨平台开发的理想选择。

示例代码：

// 打开一个文件
int fd = open("shared_file", O_RDWR);

// 将文件映射到当前进程的地址空间
void *file_addr = mmap(NULL, 1024, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

// 访问和修改映射的文件
int *shared_data = (int *)file_addr;
*shared_data = 42;

// 从当前进程的地址空间取消映射文件
munmap(file_addr, 1024);

// 关闭文件
close(fd);

POSIX 共享内存

POSIX 共享内存是 POSIX 标准定义的一种更现代的共享内存机制。它的特点包括：

标准化： POSIX 共享内存遵循一个标准化的 API，确保了跨平台兼容性。
安全性： 它提供与 mmap 相同的安全性级别，因为进程只能访问自己创建或打开的共享内存区域。
易用性： POSIX 共享内存的 API 既简单又强大，使其易于使用。

示例代码：

// 创建一个共享内存对象
int shm_fd = shm_open("/shared_memory", O_RDWR | O_CREAT, 0666);

// 将共享内存对象映射到当前进程的地址空间
void *shm_addr = mmap(NULL, 1024, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);

// 访问和修改共享内存
int *shared_data = (int *)shm_addr;
*shared_data = 42;

// 从当前进程的地址空间取消映射共享内存
munmap(shm_addr, 1024);

// 关闭共享内存对象
close(shm_fd);

// 从系统中删除共享内存对象
shm_unlink("/shared_memory");