32. Разделяемая память

Это средство IPC позволяет двум или более процессам разделять память.

Такая память используется для хранения данных, которые нужны нескольким процессам. Это могут быть поисковые таблицы, критерии правильности данных и т. д. Разделяемая па­мять представляет собой самый быстрый способ обмена данными между процессами.

Как правило, один процесс создает сегмент разделяемой памяти вызовом shmget(2) с флагом IPC_CREAT, отображает его в свое адресное пространство и инициализирует. Отображения разделяемого сегмента в адресное пространство процесса называют присоединением сегмен­та. Затем другие процессы могут присоединять этот сегмент и использовать его содержимое. Создатель задает права чтения/записи для хозяина/группы/других пользователей. Обычно сегмент удаляется тем же процессом, который создал его.

Конфигурация системы определяет минимальный и максимальный размеры сегмента, а так­же максимальное общее количество и общий объем сегментов в системе. Если система ис­пользует страничную подкачку, общий объем сегментов может превышать объем физиче­ской памяти, но крайне нежелательно, чтобы он превышал объем файла подкачки. Также ограничено количество сегментов, присоединенных к одному процессу.

Через разделяемую память могут взаимодействовать неродственные процессы. Все, что нуж­но процессу для присоединения разделяемого сегмента, это соответствующие права доступа для своих идентификаторов пользователя и группы.

Когда сегмент больше не нужен процессу, он отсоединяет его вызовом shmdt(2). Если это не было сделано явным образом, это произойдет при завершении процесса (как по exit(2), так и по сигналу) или при exec(2) . Отсоединение разделяемой памяти похоже на закрытие файла. Отсоединение не удаляет разделяемый сегмент, оно только логически исключает этот сег­мент из виртуального пространства данных программы.

В отличие от остальных средств IPC, у разделяемой памяти происходит отложенное удале­ние. Вызов shmctl(2) с командой IPC_RMID приводит только к тому, что новые процессы не могут присоединиться к этому сегменту, но не к отсоединению этих сегментов у процессов, которые их используют. Запрос на удаление помечает сегмент, но само удаление происходит только когда количество присоединившихся процессов станет равно 0. Флаг ожидания уда­ления виден как D в выводе команды ipcs(1).

Родительский и порожденные процессы также могут использовать сегменты разделяемой па­мяти. После fork(2) порожденный процесс наследует присоединенные разделяемые сегмен­ты. Обычные сегменты памяти данных после fork(2) копируются при записи, а сегменты раз­деляемой памяти остаются общими, так что родитель и потомок видят изменения, вносимые другим процессом, и могут взаимодействовать через них. При этом, в родителе и в потомке сегмент будет отображен на одни и те же виртуальные адреса.

При использовании модифицируемой разделяемой памяти нужны средства координации до­ступа, позволяющие гарантировать целостность данных и защитить структуры данных, це­лостность которых временно нарушается. Для такой координации можно использовать сема­форы System V IPC, а также семафоры и/или мутексы POSIX Threads.