8. Разделяемая память, системные вызовы для работы с разделяемой памятью

Интенсивное использование таких механизмов межпроцессорного взаимодействия, как каналы, FIFO и очереди сообщений, может привести к значительному падению производительности системы. Это связано с тем, что данные, передаваемые с помощью этих механизмов, копируются из буфера передающего процесса в буфер ядра, а затем в буфер принимающего процесса. Механизм разделяемой памяти позволяет избавиться от излишних пересылок данных, предоставляя двум и более процессам доступ к одной и той же области оперативной памяти. Проблема совместного обращения двух процессов к одним и тем же данным решается с помощью семафоров.

Разделяемые сегменты памяти как средство межпроцессной связи позволяют процессам иметь общие области виртуальной памяти и, как следствие, разделять содержащуюся в них информацию. Единицей разделяемой памяти являются сегменты, свойства которых зависят от аппаратных особенностей управления памятью.

Разделение памяти обеспечивает наиболее быстрый обмен данными между процессами.

Работа с разделяемой памятью начинается с того, что процесс при помощи системного вызова shmget(2) создает разделяемый сегмент, специфицируя первоначальные права доступа к сегменту (чтение и/или запись) и его размер в байтах. Чтобы затем получить доступ к разделяемому сегменту, его нужно присоединить посредством системного вызова shmat() [см. shmop(2)], который разместит сегмент в виртуальном пространстве процесса. После присоединения, в соответствии с правами доступа, процессы могут читать данные из сегмента и записывать их (быть может, синхронизируя свои действия с помощью семафоров).

Когда разделяемый сегмент становится ненужным, его следует отсоединить, воспользовавшись системным вызовом shmdt().

Для выполнения управляющих действий над разделяемыми сегментами памяти служит системный вызов shmctl(2). В число управляющих действий входит предписание удерживать сегмент в оперативной памяти и обратное предписание о снятии удержания. После того, как последний процесс отсоединил разделяемый сегмент, следует выполнить управляющее действие по удалению сегмента из системы.

4.1. Использование разделяемых сегментов памяти

Прежде чем воспользоваться разделением памяти, нужно создать разделяемый сегмент с уникальным идентификатором и ассоциированную с ним структуру данных. Уникальный идентификатор называется идентификатором разделяемого сегмента памяти (shmid); он используется для обращений к ассоциированной структуре данных, которая определяется следующим образом:

struct shmid_ds {

struct ipc_perm shm_perm; /* Структура прав на

выполнение операций */

int shm_segsz; /* Размер сегмента */

struct region *shm_reg; /* Указатель на структуру

области памяти */

char pad [4]; /* Информация для

подкачки */

После того, как создан уникальный идентификатор разделяемого сегмента памяти и ассоциированная с ним структура данных, можно использовать системные вызовы семейства shmop(2) (операции над разделяемыми сегментами) и shmctl(2) (управление разделяемыми сегментами).