Linux IPC共享内存和线程内存的性能差异

我经常听说，与在线程之间访问进程内存相比，在进程之间访问共享内存段不会带来性能损失。换句话说，多线程应用程序不会比使用共享内存的一组进程更快（不包括锁定或其他同步问题）

但我有疑问：

1） shmat（）将本地进程虚拟内存映射到共享段。必须对每个共享内存地址执行此转换，这可能会带来很大的成本。在多线程应用程序中，不需要额外的转换：所有VM地址都转换为物理地址，就像在不访问共享内存的常规进程中一样

2） 共享内存段必须由内核以某种方式进行维护。例如，当所有附加到shm的进程都被取下时，shm段仍然处于运行状态，并且最终可以被新启动的进程重新访问。shm段上的内核操作可能会有一些开销

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多进程共享内存系统是否与多线程应用程序一样快？

设置共享内存需要内核做一些额外的工作，因此从进程中附加/分离共享内存区域可能比常规内存分配慢（或者可能不是……我从未做过基准测试）。但是，一旦连接到进程虚拟内存映射，共享内存就与任何其他用于访问的内存没有什么不同，除非有多个处理器争夺相同缓存线大小的块。因此，一般来说，对于大多数访问，共享内存应该与任何其他内存一样快，但是，根据您放在那里的内容以及有多少不同的线程/进程访问它，对于特定的使用模式，您可能会遇到一些减速。

除了附加（）和分离（

shmdt

）共享内存的成本之外，访问速度应该同样快。换句话说，它应该是快速的，因为硬件支持它。对于每个访问，不应该有额外的层形式的开销

同步也应该同样快。例如，在Linux中，进程和线程都可以使用a。原子变量也应该可以正常工作

只要连接/分离成本不占主导地位，使用流程就不会有任何不利因素。然而，线程更简单，如果您的进程大多寿命较短，那么附加/分离开销可能是一个问题。但是，由于创建流程的成本很高，无论如何，如果您关心性能，就不可能出现这种情况

最后，这个讨论可能很有趣：。（警告：它已经过时了。我不知道从那以后情况是否发生了变化。）

这一相关问题也可能有帮助：

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（简短的回答是：不多。）

共享内存的成本与对其进行的“元”更改的数量成正比：分配、解除分配、进程退出

内存访问的次数不起作用。访问共享段的速度与访问其他任何位置的速度一样快

CPU执行页表映射。在物理上，CPU不知道映射是共享的

如果遵循最佳实践（即很少更改映射），您将获得与进程私有内存基本相同的性能

1） shmat（）将本地进程虚拟内存映射到共享 段必须对每个共享内存执行此转换 地址和可表示相对于数量的重大成本 shm访问的数量。在多线程应用程序中，没有额外的 需要转换：所有VM地址都转换为物理地址 地址，如在不访问共享内存的常规进程中

与常规内存访问相比，除了设置共享页（在调用

shmat（）

的过程中填充页表）的初始成本之外，没有额外的开销。在大多数Linux版本中，每4KB共享内存有1页（4或8字节）

无论页面是分配共享的还是在同一个流程中，成本都是相同的

2） 共享内存段必须由内核以某种方式进行维护。 我不知道“不知何故”在表演方面意味着什么，但是 例如，当所有连接到shm的进程都被关闭时， shm段仍在运行，最终可由新用户重新访问 启动进程。必须至少有一定程度的开销 与内核在生命周期内需要检查的内容相关 shm部分

无论是否共享，内存的每个页面都附加了一个“结构页面”，其中包含一些关于该页面的数据。其中一项是引用计数。当一个页面被分配给一个进程时[无论是通过“shmat”还是其他机制]，引用计数都会增加。通过某种方式释放时，引用计数递减。如果递减的计数为零，则页面实际上被释放-否则“不会再发生任何事情”

与分配的任何其他内存相比，开销基本为零。同样的机制也用于页面的其他用途——比如说，你有一个页面也被内核使用——而你的进程死掉了，内核需要知道在内核和用户进程释放该页面之前不要释放该页面

创建“fork”时也会发生同样的情况。当一个进程被分叉时，父进程的整个页面表基本上被复制到子进程中，并且所有页面都被设置为只读。每当写操作发生时，内核就会出现一个错误，导致该页被复制，因此现在该页有两个副本，进行写操作的进程可以修改它的页，而不会影响其他进程。一旦孩子（或父母）亲