很久以前就想研究一下内核源码,今天开始看看共享内存是如何实现的.
以前就了解几个函数.

共享内存使用的函数

#include <sys/ipc.h> 
#include <sys/shm.h> 
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg); 
void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg); 
int shmdt(const void *shm_addr); int shmctl(int shm_id, int cmd, struct shmid_ds *buf);

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
shmget函数
该函数用来创建共享内存:
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
key:标识共享内存的键值: 0/IPC_PRIVATE。当key的取值为IPC_PRIVATE，则函数shmget()将创建一块新的共享内存；如果key的取值为0，而参数shmflg中设置了IPC_PRIVATE这个标志，则同样将创建一块新的共享内存。
在IPC(InterProcess Communication)的通信模式下，不管是使用消息队列还是共享内存，甚至是信号量，每个IPC的对象(object)都有唯一的名字，称为“键”(key)。通过“键”，进程能够识别所用的对象。“键”与IPC对象的关系就如同文件名称之于文件，通过文件名，进程能够读写文件内的数据，甚至多个进程能够共用一个文件。而在IPC的通讯模式下，通过“键”的使用也使得一个IPC对象能为多个进程所共用。
Linux系统中的所有表示System V中IPC对象的数据结构都包括一个ipc_perm结构，其中包含有IPC对象的键值，该键用于查找System V中IPC对象的引用标识符。如果不使用“键”，进程将无法存取IPC对象，因为IPC对象并不存在于进程本身使用的内存中。
通常，都希望自己的程序能和其他的程序预先约定一个唯一的键值，但实际上并不是总可能的成行的，因为自己的程序无法为一块共享内存选择一个键值。因此，在此把key设为IPC_PRIVATE，这样，操作系统将忽略键，建立一个新的共享内存，指定一个键值，然后返回这块共享内存IPC标识符ID。而将这个新的共享内存的标识符ID告诉其他进程可以在建立共享内存后通过派生子进程，或写入文件或管道来实现。

size: 是要建立共享内存的长度。所有的内存分配操作都是以页为单位的。所以如果一段进程只申请一块只有一个字节的内存，内存也会分配整整一页(在i386机器中一页的缺省大小PACE_SIZE=4096字节)这样，新创建的共享内存的大小实际上是从size这个参数调整而来的页面大小。即如果size为1至4096，则实际申请到的共享内存大小为4K(一页)；4097到8192，则实际申请到的共享内存大小为8K(两页)，依此类推。
shmflg:主要和一些标志有关。其中有效的包括IPC_CREAT和IPC_EXCL，它们的功能与open()的O_CREAT和O_EXCL相当。
IPC_CREAT 如果共享内存不存在，则创建一个共享内存，否则打开操作。
IPC_EXCL 只有在共享内存不存在的时候，新的共享内存才建立，否则就产生错误。
如果单独使用IPC_CREAT，shmget()函数要么返回一个已经存在的共享内存的操作符，要么返回一个新建的共享内存的标识符。如果将IPC_CREAT和IPC_EXCL标志一起使用，shmget()将返回一个新建的共享内存的标识符；如果该共享内存已存在，或者返回-1。IPC_EXEL标志本身并没有太大的意义，但是和IPC_CREAT标志一起使用可以用来保证所得的对象是新建的，而不是打开已有的对象。对于用户的读取和写入许可指定SHM_R和SHM_W,(SHM_R>3)和(SHM_W>3)是一组读取和写入许可，而(SHM_R>6)和(SHM_W>6)是全局读取和写入许可。
需要注意的是，使用参数要加上 | 0666 作为校验，在有些Linux系统中，如果不加此校验，则不能顺利获取共享空间的值（如Ubuntu）。此外，有两个常用参数，一般要同时出现，他们是：S_IRUSH | S_IWUSR 。由于这两个参数非常常用，程序员一般做这样的操作
#define PERM S_IRUSR | S_IWUSR | IPC_CREAT
　　这样一来，第三个参数就可以直接用PERM来表示了！

返回值
成功返回共享内存的标识符；不成功返回-1，errno储存错误原因。

   EINVAL        参数size小于SHMMIN或大于SHMMAX。
    EEXIST        预建立key所致的共享内存，但已经存在。
    EIDRM         参数key所致的共享内存已经删除。
    ENOSPC        超过了系统允许建立的共享内存的最大值(SHMALL )。
    ENOENT        参数key所指的共享内存不存在，参数shmflg也未设IPC_CREAT位。
    EACCES        没有权限。
    ENOMEM        核心内存不足。NOTE: 权限标志对共享内存非常有用，因为它允许一个进程创建的共享内
    存可以被共享内存的创建者所拥有的进程写入，同时其它用户创建的进程只能读取共享内存。

我们可以利用这个功能来提供一种有效的对数据进行只读访问的方法，通过将数据放共享内存并设置它的权限，就可以避免数据被其他用户修改。
创建成功，则返回一个非负整数，即共享内存标识；如果失败，则返回-1.

shmget这个函数要调用

shm.c
SYSCALL_DEFINE3(shmget, key_t, key, size_t, size, int, shmflg)
{
	struct ipc_namespace *ns;
	struct ipc_ops shm_ops;
	struct ipc_params shm_params;
	ns = current->nsproxy->ipc_ns;
	...
	return ipcget(ns, &shm_ids(ns), &shm_ops, &shm_params);
}

util.c
int ipcget(struct ipc_namespace *ns, struct ipc_ids *ids,
	struct ipc_ops *ops, struct ipc_params *params)
{
	if (params->key == IPC_PRIVATE)
		return ipcget_new(ns, ids, ops, params);  #create a new ipc object
	else
		return ipcget_public(ns, ids, ops, params); #get an ipc object or create  a new one
}

static int ipcget_public(struct ipc_namespace *ns, struct ipc_ids *ids, struct ipc_ops *ops, struct ipc_params *params)
{
	struct kern_ipc_perm *ipcp;
	int flg = params->flg;
	int err;
retry:
	err = idr_pre_get(&ids->ipcs_idr, GFP_KERNEL); //为idr预留资源
	down_write( &ids->rw_mutex);
	ipcp = ipc_findkey( ids, params->key); //查找key是否被使用
	if (ipcp==NULL) {
		```
		if (!err)
			err = ipc_check_perms(ipcp, ops, params); #check security and permissions for on IPC
	}
	up_write(&ids->rw_mutex);
}

shmid_ds数据结构表示每个新建的共享内存。当shmget()创建了一块新的共享内存后，返回一个可以用于引用该共享内存的shmid_ds数据结构的标识符。
include/linux/shm.h
struct shmid_ds {
      struct ipc_perm    shm_perm;      /* operation perms */
      int                shm_segsz;     /* size of segment (bytes) */
      __kernel_time_t    shm_atime;     /* last attach time */
      __kernel_time_t    shm_dtime;     /* last detach time */
      __kernel_time_t    shm_ctime;     /* last change time */
      __kernel_ipc_pid_t shm_cpid;      /* pid of creator */
      __kernel_ipc_pid_t shm_lpid;      /* pid of last operator */
      unsigned short     shm_nattch;    /* no. of current attaches */
      unsigned short     shm_unused;    /* compatibility */
      void               *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */
      void               *shm_unused3; /* unused */
  };

代码太多了,其他的自己看吧,

linux系统IPC通信-共享内存

共享内存使用的函数

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