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Linux内核编程--内存映射和共享内存

文件的内存映射示意图： 对于用户进程和内核进程： 将用户进程的一段内存区域映射到内核进程，映射成功后，用户进程对这段内存区域的修改直接反映到内核空间，同样，内核进程对这段内存区域的修改也直接反映到用户空间...没有内存映射的I/O操作示意图： 磁盘->内核空间->用户空间 有内存映射的I/O操作示意图：少了一个copy操作 内存映射的优点： 减少了拷贝次数，节省I/O操作的开支 用户空间和内核空间可以直接高效交互...： 内存映射和共享内存的区别： 1.内存映射与文件关联，共享内存不需要与文件关联，把共享内存理解为内存上的一个匿名片段。...一般用信号量来同步共享内存的访问。 共享内存区在系统存储中的位置： 为什么要用共享内存： 对于涉及到内核操作的，内核和进程之间，经历了四次复制操作，开销很大。..., int shmflg) --shmid：共享内存区的标识id，shmget的返回值 --shmaddr：共享内存附加到本进程后在本进程地址空间的内存地址，若为NULL，由内核分配地址。

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初识Linux · 共享内存

我们通过这个图，引出我们今日的话题： 在Linux中，万物皆是文件的概念已经深深的刻入到了我们的大脑里面，在文件系统里面我们介绍了进程，介绍了地址空间，介绍了页表，介绍了物理内存之间的映射关系，知道了代码和数据的地址通过页表...那么新的问题来了：是否存在多个共享内存？如果存在多个共享内存，那么OS是否有必要对共享内存进行管理？如果要实施管理，OS是如何进行管理的？...在Linux源码里面是有共享内存对应的结构体的，这里因为不介绍，所以不放出对应的源码了，肯定就有人说了，怎么又又又是结构体？...因为Linux就是C语言写的呀，并且，C语言想要对某个对象管理，结构体不是最好的选择吗？ 所以我们得出一个结论，共享内存 = 共享内存的数据 + 共享内存的属性！！...对于第一种模式，IPC_CREAT，代表的是如果创建的共享内存不存在，就创建，如果存在共享内存，就获取该共享内存并返回，说白了就是总能够获取一个共享内存，但是不一定是全新的。

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    Linux内核高端内存

    Linux内核地址映射模型 x86 CPU采用了段页式地址映射模型。进程代码中的地址为逻辑地址，经过段页式地址映射后，才真正访问物理内存。 段页式机制如下图。 ?...Linux内核地址空间划分 通常32位Linux内核地址空间划分0~3G为用户空间，3~4G为内核空间。注意这里是32位内核地址空间划分，64位内核地址空间划分是不同的。 ?...Linux内核高端内存的由来 当内核模块代码或线程访问内存时，代码中的内存地址都为逻辑地址，而对应到真正的物理内存地址，需要地址一对一的映射，如逻辑地址0xc0000003对应的物理地址为0x3，0xc0000004...Linux内核高端内存的理解 前面我们解释了高端内存的由来。...2、64位内核中有高端内存吗？ 目前现实中，64位Linux内核不存在高端内存，因为64位内核可以支持超过512GB内存。若机器安装的物理内存超过内核地址空间范围，就会存在高端内存。

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理系统调用 ⑤ ( 代码示例 | 多进程共享 mmap 内存映射示例 )

    文章目录 一、进程一描述 二、进程二描述 三、mmap 进程共享内存展示 一、进程一描述 ---- 在上一篇博客 【Linux 内核 内存管理】内存管理系统调用 ④ ( 代码示例 | mmap 创建内存映射...在这段休眠的时间段 , 运行 进程二 , 在 进程二中 , 创建相同文件的 mmap " 文件映射 " , 读取在 进程一 中写入的文件内容 ; 二、进程二描述 ---- 进程二 的源码 , 与上一篇博客 【Linux...内核 内存管理】内存管理系统调用 ④ ( 代码示例 | mmap 创建内存映射 | munmap 删除内存映射 ) 中 进程一 源码类似 , 只是将写入 mmap 文件映射 数据 , 修改为 读取 该..., 该内存页的内容可以 读取 写入 // MAP_SHARED : 指定映射关系 , 指的是该映射是进程的共享内存空间 // fd : 文件描述符 , 被映射的文件 //...mmap_demo_02.c 文件中 , 执行 gcc mmap_demo_02.c -o mmap_demo_02 命令 , 编译该源码 , 编译出的可执行文件为 mmap_demo_02 ; 三、mmap 进程共享内存展示

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    【Linux 内核 内存管理】Linux 内核内存布局 ③ ( Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 | 统计输出 vmalloc 分配的内存 )

    文章目录 一、Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 二、统计输出 vmalloc 分配的内存 一、Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 ---- Linux 内核 " 动态分配内存 "...是通过 " 系统接口 " 实现的 , 下面介绍几个重要的 接口函数 ; ① 以 " 页 " 为单位分配内存 : alloc_pages , __get_free_page ; ② 以 " 字节 " 为单位分配..." 虚拟地址连续的内存块 " : vmalloc ; ③ 以 " 字节 " 为单位分配 " 物理地址连续的内存块 " : kmalloc ; 注意 该 " 物理地址连续的内存块 " 是以 Slab 为中心的...; 二、统计输出 vmalloc 分配的内存 ---- 执行 grep vmalloc /proc/vmallocinfo 命令 , 可以统计输出 通过 vmalloc 函数分配的 " 虚拟地址连续的内存块

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    【Linux】system V 共享内存

    可以，其他进程也可以通信 所以在任何时刻，可能有多个共享内存在被使用 系统中一定会存在很多共享内存同时存在 操作系统要不要整体管理所有的共享内存呢？要 操作性系统如何管理多个共享内存呢？...先描述，在组织 并不是在内存中开辟空间即可，系统为了管理共享内存，构建对应的描述共享内存的结构体对象 共享内存=共享内存的内核数据结构(伪代码:struct shm)+真正开辟的内存空间 2....创建共享内存 获取共享内存 创建共享内存，调用shmget函数，通过两个选项 若共享内存不存在则创建，若存在则报错 而获取共享内存，调用shmget函数，则返回已有的共享内存 ---- 此时运行可执行程序...将自己和共享内存关联起来 输入 man shmat 指令 at代表 关联 将共享内存和目标值关联起来 返回值为 共享内存的虚拟地址的起始地址 我们不知道应该把共享内存放在虚拟空间的什么地址处...删除共享内存 创建共享内存的进程已经早就退出了，但是共享内存还存在 确认共享内存存在： ipcs ipc作为进程间通信的简写 ipc表示资源 s表示有多个资源 显出来的为ipc通信系统所支持的三种

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    Linux共享内存及函数

    共享内存的概念 共享内存是指多个进程可以把一段内存共同的内存映射到自己的进程空间中，从而实现数据的共享和传输，它是存在与内核级别的一种资源，是所有进程间通信中方式最快的一种。...对于每一个共享内存段，内核会为其维护一个shmid_ds类型的结构体： // 摘自所用ubuntu18.04电脑中的/usr/include/i386-linux-gnu/bits/shm.h struct...key不为IPC_PRIVATE，且flag设置了IPC_CREAT位，而没有设置IPC_EXCL位时，如果key为内核中的已存在的共享内存键值，则打开，否则创建一个新的共享内存。...key不为IPC_PRIVATE，且flag设置了IPC_CREAT和IPC_EXCL位时，则只执行创建共享内存操作。如果key为内核中的已存在的共享内存键值，返回EEXIST错误。...参考： 《精通Linux C编程》- 程国钢 《Linux C编程完全解密》- 闫敬 吴淑坤

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    Linux进程通信--共享内存

    概述 共享内存区是最快的IPC形式。一旦这样的内存映射到共享它的进程的地址空间，这些进程间数据传递不再涉及到内核，换句话说是进程不再通过执行进入内核的系统调用来传递彼此的数据。...本地通信方案：system V IPC： 共享内存 消息队列 信号量 共享内存基本原理 每一个进程有自己的地址空间，经过页表转化，找到物理内存，由于进程具有独立性，每个进程有自己的代码和数据，内核数据结构独立...，一直存在，直到系统重启，因此我们需要通过手动释放（指令或者其他系统调用），共享内存的周期随内核，文件是生命周期随进程。...补充指令集–ipc的指令 查看进程的共享内存指令：ipcs -m 删除创建的共享内存：ipcrm -m shmid key和shmid区别 key属于用户形成，是内核使用的一个字段，用户不能使用...shmid：是内核给用户返回的一个标识符，用来进行用户级对共享内存进行管理的id值（fd）。 因此在适应指令对共享内存操作时，使用的是shmid。

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    【Linux】进程间通信——共享内存

    共享内存（Shared Memory） 什么是共享内存 共享内存（Shared Memory）是一种 进程间通信（IPC） 机制，允许多个进程共享同一块物理内存，从而提高数据交换效率。...相比其他 IPC 方式（如管道、消息队列等），共享内存具有 速度快、低开销 的优势，因为数据直接存储在内存中，而无需通过内核进行数据拷贝。 2....共享内存的特点 高效：数据直接在内存中共享，避免了进程间数据拷贝的开销。 进程可见：多个进程可以同时访问同一块共享内存，实现高速数据传输。...3.共享内存的主要函数 函数 作用 shmget() 创建或获取一个共享内存段 shmat() 将共享内存附加到进程地址空间 shmdt() 解除共享内存与进程的关联 shmctl() 控制共享内存（删除...通过 shmget、shmat、shmctl 等函数，Linux 系统为我们提供了灵活的共享内存操作接口。

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    速通 Linux 共享内存原理

    共享内存是一个非常有意思的话题，一方面共享内存避免了通讯过程中的内存复制问题，是 Linux IPC 通讯中效率最高的一种。...从使用方式上讲，Linux 提供了三种共享内存的方式，包括 Unix 味的 POSIX 和 SysV 接口，还提供了直接文件映射内存的 mmap。...本文尝试分别介绍 Linux 共享内存的基本原理，并做一个 “违背祖宗的决定”，如何在 Golang 中使用共享内存。...没关系，内核在初始化时，会自动 mount 一个不可见的 tmpfs，挂载为 shm_mnt，用来分配共享内存： static struct file_system_type shmem_fs_type...总结 从原理上讲 Linux 共享内存的主要方式只有两种，一是基于文件的 mmap，另一种就是 tmpfs，用一张图描述 Linux 几种实现共享内存的方式：

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    Linux进程通信之共享内存

    Linux进程通信之共享存储 概念： 共享内存指 (shared memory)在多处理器的计算机系统中，可以被不同中央处理器（CPU）访问的大容量内存。...任何一个缓存的数据被更新后，由于其他处理器也可能要存取，共享内存就需要立即更新，否则不同的处理器可能用到不同的数据。...共享内存是 Unix下的多进程之间的通信方法 ,这种方法通常用于一个程序的多进程间通信，实际上多个程序间也可以通过共享内存来传递信息。...PHP中的封装： php中封装了shm开头的函数和shmop开头的函数，实际效果是一样的，具体使用方式请查看官方手册 ，下面我们以shm开头的为例演示 特点： 共享内存是将内存映射到其他进程的地址空间中...，所以说共享内存也是最快的IPC进程通信方式 前提： 在使用IPC进程通信时，也就是信号量、消息队列、共享存储时，首先要先确定自己的PHP扩展是否已经开启，使用php -m 查看 编写代码 父子进程

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    Linux进程间通信【共享内存】

    前言 共享内存出自 System V 标准，是众多 IPC 解决方案中最快的一种，使用共享内存进行通信时，不需要借助函数进入内核传递数据，而是直接对同一块空间进行数据访问，至于共享内存是如何使用的、通信原理是怎么实现的...注意： 共享内存块的创建、进程间建立映射都是由 OS 实际执行的 ---- 2、共享内存的相关知识 在正式使用共享内存通信之前，需要先学习一下 共享内存的相关知识，因为这里的共享内存出自 System...结论： 共享内存 = 共享内存的内核数据结构（struct shmid_ds） + 真正开辟的空间 ---- 3、共享内存简单使用 当两个进程与同一块共享内存成功关联后，可以直接对该区域进行读写操作，...减少拷贝（IO）次数 得益于共享内存的这种特性，可以让进程通信的时候，减少拷贝次数，所以共享内存是所有进程通信中，速度最快的 4.3、共享内存的缺点 共享内存这么快，为什么不直接只使用共享内存呢？...》 ---- 总结 以上就是本次关于 Linux 进程间通信之 共享内存 的全部内容了，共享内存 是所有 IPC 中最快的一种，因为它省去了很多不必要的 IO 操作，进程直接对话进程，效率极高，不过在狂飙的后果就是不安全

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    Linux 内核 VS 内存碎片 （下）

    从 Linux 内核 VS 内存碎片 （上） 我们可以看到根据迁移类型进行分组只是延缓了内存碎片，而并不是从根本解决，所以随着时间的推移，当内存碎片过多，无法满足连续物理内存需求时，将会引起性能问题。...因此仅仅依靠此功能还不够，所以内核又引入了内存规整等功能。...内存规整 在内存规整引入之前，内核还使用过 lumpy reclaim 来进行反碎片化，但在我们当前最常用的 3.10 版本内核上已经不存在了，所以不做介绍，感兴趣的朋友请从文章开头整理的列表中自取，我们来看内存规整...对于 3.10 版本内核，内存规整的时机如下： 在分配高阶内存失败后 kswapd 线程平衡 zone； 直接内存回收来满足高阶内存需求，包括 THP 缺页异常处理路径； khugepaged 内核线程尝试...，但需要对内核相关子系统的工作原理要有一定理解，对客户的内核版本也有一定要求。

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ① ( 内存管理架构组成 | 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 | Linux 内核架构层次 | Linux 系统调用接口 )

    文章目录 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 ) 二、Linux 内核架构层次 三、Linux 系统调用接口 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU..." ; ② 内核空间 : Linux 内核启动后 , 一直 驻留在内存 中 , 应用程序 不能 读写 内核空间数据 , 不能直接调用 内核源码 中的函数 ; 只能通过 " 系统调用 " 间接调用 内核函数...组成 ; 层次架构如下 : Linux 内核 需要 " 管理硬件 " , 如 : CPU 处理器 , 内存 , I/O 设备 , 网络设备 等 ; Linux 内核 还需要 向上层的 " 应用程序..." 或 " Library Routine " 提供 API 接口 , 如 : 系统调用 ; 三、Linux 系统调用接口 ---- " 系统调用 " 接口 , 可以调用 " " Linux 内核 "...中的如下功能 : ① 进程调度 : 内核 调用 CPU 处理器 实现 进程调度 ; ② 内存管理 : 内核 调用 物理内存 实现 内存管理 ; ③ IPC 跨进程通信 ④ VFS 虚拟文件系统

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    Linux 内核 VS 内存碎片 （上）

    （外部）内存碎片是一个历史悠久的 Linux 内核编程问题，随着系统的运行，页面被分配给各种任务，随着时间的推移内存会逐步碎片化，最终正常运行时间较长的繁忙系统可能只有很少的物理页面是连续的。...由于 Linux 内核支持虚拟内存管理，物理内存碎片通常不是问题，因为在页表的帮助下，物理上分散的内存在虚拟地址空间仍然是连续的 （除非使用大页），但对于需要从内核线性映射区分配连续物理内存的需求来说就会变的非常困难...如果内核编程不再依赖线性地址空间的高阶物理内存分配，那么内存碎片问题就从根本上解决了，但对于 Linux kernel 这样庞大的工程来说，这样的修改显然是不可能的，所以从 Linux 2.x 版本至今...反碎片简史 在开始正题前，先为大家汇总了部分 Linux 内核开发史上为改善高阶内存分配而做出的所有努力。这里的每一篇文章都非常值得细细的读一读，期望这个表格能为对反碎片细节感兴趣的读者带来便利。...Linux 在经典算法的基础上做了一些个扩展： 分区的伙伴分配器； Per-CPU pageset； 根据迁移类型进行分组； 我们以前介绍过 Linux 内核使用 node, zone, page 来描述物理内存

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    Linux驱动开发-内核共享工作队列

    ，一个工作简单理解就是对应于一个函数，可以通过内核调度函数来调用work_struct中func指针所指向的函数。...案例代码 3.1 共享工作队列-按键驱动 下面这份代码是在一个按键驱动代码，在按键中断服务函数里调度共享队列，最终在工作函数里完成按键值的检测打印。工作队列采用的是共享工作队列。...module_exit(tiny4412_interrupt_drv_exit); /*许可证*/ MODULE_LICENSE("GPL"); 3.2 自定义工作队列-按键驱动 工作队列除了可以使用内核共享队列以外...*中断IO口定义*/ #include linux/timer.h> /*内核定时器相关*/ #include linux/wait.h> /*等待队列相关*/ #include...内核分配给设备的主设备号和设备名字 /*动态分配cdev结构体,返个cdev结构;如果执行失败,将返回NULL。

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