Operating system 类unix操作系统如何实现IPC共享内存？

伙计们。我想知道类unix操作系统如何实现共享内存？访问普通用户空间内存和访问unix系统IPC共享内存之间的区别是什么

进程内存受到保护：在程序之外，通常没有人可以访问它。这涉及到“重要”的噱头：你的程序必须相信它拥有可供自己使用的全部可寻址空间，但事实并非如此。据我所知，进程的地址空间被划分为页面（我认为是4k块），内核对这些页面有某种索引，将它们映射到物理内存或其他设备（比如硬盘驱动器，这就是内存映射文件的方式）。每当您的进程尝试访问内存地址时，它都会首先转到该映射以查看地址实际指向的位置，然后根据请求进行访问。每当进程试图访问内核没有映射到任何地方的页面时，就会出现分段错误

---

因此，由于内存在某种程度上被抽象掉了，内核可以用它做各种各样的事情。共享内存必须是一种特殊情况，要求内核将页面从不同进程的地址空间映射到同一物理位置。

进程内存受到保护：在程序之外，通常没有人可以访问它。这涉及到“重要”的噱头：你的程序必须相信它拥有可供自己使用的全部可寻址空间，但事实并非如此。据我所知，进程的地址空间被划分为页面（我认为是4k块），内核对这些页面有某种索引，将它们映射到物理内存或其他设备（比如硬盘驱动器，这就是内存映射文件的方式）。每当您的进程尝试访问内存地址时，它都会首先转到该映射以查看地址实际指向的位置，然后根据请求进行访问。每当进程试图访问内核没有映射到任何地方的页面时，就会出现分段错误

---

因此，由于内存在某种程度上被抽象掉了，内核可以用它做各种各样的事情。共享内存应该是一种特殊情况，要求内核将页面从不同进程的地址空间映射到相同的物理位置。

实际上，进程内使用的内存受到保护。当两个或多个进程具有相同的内容时，我们将其映射并将其分配给一个特殊的内存段。该内存段可以从两个进程访问。这是使用共享内存进行进程间通信的主要概念。

下面显示了一个小型共享内存示例。（该代码源于John Fusco的书《Linux程序员工具箱》，ISBN 0132198576，由Prentice Hall Professional于2007年3月出版，并经出版商许可使用。）该代码实现了一个通过共享内存段进行通信的父进程和子进程。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/wait.h>
 
void error_and_die(const char *msg) {
  perror(msg);
  exit(EXIT_FAILURE);
}
 
int main(int argc, char *argv[]) {
  int r;
 
  const char *memname = "sample";
  const size_t region_size = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
 
  int fd = shm_open(memname, O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR, 0666);
  if (fd == -1)
    error_and_die("shm_open");
 
  r = ftruncate(fd, region_size);
  if (r != 0)
    error_and_die("ftruncate");
 
  void *ptr = mmap(0, region_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
  if (ptr == MAP_FAILED)
    error_and_die("mmap");
  close(fd);
 
  pid_t pid = fork();
 
  if (pid == 0) {
    u_long *d = (u_long *) ptr;
    *d = 0xdbeebee;
    exit(0);
  }
  else {
    int status;
    waitpid(pid, &status, 0);
    printf("child wrote %#lx\n", *(u_long *) ptr);
  }
 
  r = munmap(ptr, region_size);
  if (r != 0)
    error_and_die("munmap");
 
  r = shm_unlink(memname);
  if (r != 0)
    error_and_die("shm_unlink");
 
  return 0;
}

#包括
#包括
#包括
#包括
#包括
#包括
#包括
无效错误和死亡（常量字符*消息）{
佩罗尔（味精）；
退出（退出失败）；
}
int main（int argc，char*argv[]）{
INTR；
const char*memname=“样本”；
const size\u t region\u size=sysconf（\u SC\u PAGE\u size）；
int fd=shm_open（memname，O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR，0666）；
如果（fd==-1）
错误和模具（“shm_打开”）；
r=ftruncate（fd，区域大小）；
如果（r！=0）
错误和死亡（“ftruncate”）；
void*ptr=mmap（0，区域大小，保护读取，保护写入，映射共享，fd，0）；
如果（ptr==MAP_失败）
错误和死亡（“mmap”）；
关闭（fd）；
pid_t pid=fork（）；
如果（pid==0）{
u_long*d=（u_long*）ptr；
*d=0xdbeebee；
出口（0）；
}
否则{
智力状态；
waitpid（pid和status，0）；
printf（“child writed%#lx\n”，*（u#u long*）ptr）；
}
r=munmap（ptr，区域大小）；
如果（r！=0）
错误和死亡（“munmap”）；
r=shm_取消链接（memname）；
如果（r！=0）
错误和死（“shm_取消链接”）；
返回0；
}

---

正常用户空间和共享内存空间之间的区别在于，在IPC的情况下，共享内存受到保护，而在其他情况下则不受保护。

实际上，进程中使用的内存受到保护。当两个或多个进程具有相同的内容时，我们将其映射并将其分配给一个特殊的内存段。该内存段可以从两个进程访问。这是使用共享内存进行进程间通信的主要概念。

下面显示了一个小型共享内存示例。（该代码源于John Fusco的书《Linux程序员工具箱》，ISBN 0132198576，由Prentice Hall Professional于2007年3月出版，并经出版商许可使用。）该代码实现了一个通过共享内存段进行通信的父进程和子进程。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/wait.h>
 
void error_and_die(const char *msg) {
  perror(msg);
  exit(EXIT_FAILURE);
}
 
int main(int argc, char *argv[]) {
  int r;
 
  const char *memname = "sample";
  const size_t region_size = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
 
  int fd = shm_open(memname, O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR, 0666);
  if (fd == -1)
    error_and_die("shm_open");
 
  r = ftruncate(fd, region_size);
  if (r != 0)
    error_and_die("ftruncate");
 
  void *ptr = mmap(0, region_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
  if (ptr == MAP_FAILED)
    error_and_die("mmap");
  close(fd);
 
  pid_t pid = fork();
 
  if (pid == 0) {
    u_long *d = (u_long *) ptr;
    *d = 0xdbeebee;
    exit(0);
  }
  else {
    int status;
    waitpid(pid, &status, 0);
    printf("child wrote %#lx\n", *(u_long *) ptr);
  }
 
  r = munmap(ptr, region_size);
  if (r != 0)
    error_and_die("munmap");
 
  r = shm_unlink(memname);
  if (r != 0)
    error_and_die("shm_unlink");
 
  return 0;
}

#包括
#包括
#包括
#包括
#包括
#包括
#包括
无效错误和死亡（常量字符*消息）{
佩罗尔（味精）；
退出（退出失败）；
}
int main（int argc，char*argv[]）{
INTR；
const char*memname=“样本”；
const size\u t region\u size=sysconf（\u SC\u PAGE\u size）；
int fd=shm_open（memname，O_CREAT | O_TRUNC | O_RDWR，0666）；
如果（fd==-1）
错误和模具（“shm_打开”）；
r=ftruncate（fd，区域大小）；
如果（r！=0）
错误和死亡（“ftruncate”）；
void*ptr=mmap（0，区域大小，保护读取，保护写入，映射共享，fd，0）；
如果（ptr==MAP_失败）
错误和死亡（“mmap”）；
关闭（fd）；
pid_t pid=fork（）；
如果（pid==0）{
u_long*d=（u_long*）ptr；
*d=0xdbeebee；
出口（0）；
}
否则{
智力状态；
waitpid（pid和status，0）；
printf（“child writed%#lx\n”，*（u#u long*）ptr）；
}
r=munmap（ptr，区域大小）；
如果（r！=0）
错误和死亡（“munmap”）；
r=shm_取消链接（memname）；
如果（r！=0）
错误和死（“shm_取消链接”）；
返回0；
}

---

正常用户空间和共享内存空间之间的区别在于，在IPC的情况下，共享内存受到保护，而在其他情况下则不受保护。

一种方法是在IPC中设置一个全局位