Linux中shmat：共享内存的高效实现方式 (linux中shmat)
在现代计算机系统中，内存是最重要的资源之一，因为它是存储和访问数据的主要方式。内存作为基础设施的一部分，对于性能和可靠性至关重要。在多进程/线程环境下，共享内存能够高效地解决应用程序中的协作问题。Linux下的shmat共享内存提供了一种高效的实现方式，本文将对其进行介绍。
1. 什么是共享内存？
共享内存是一种允许多个进程访问同一块物理内存区域的机制。在共享内存机制中，多个进程可以直接读写同一块内存区，而不必通过一些复杂的通信机制，这样就可以避免复杂的进程间通信问题。实现共享内存的最常用方法是使用操作系统提供的共享内存机制，如Linux下的shmat。
2. shmat共享内存的优点
shmat是Linux/Unix下共享内存实现的系统调用之一，它可以将共享内存区域映射到进程的地址空间中，从而进程可以像访问本地内存一样访问共享内存。shmat共享内存有以下优点：
2.1 高效的数据共享
使用共享内存可以提高进程间数据交互的效率。因为共享内存可以让多个进程共享同一块物理内存，减少数据复制和数据传输的开销，还可以有效地避免死锁等并发问题。
2.2 高效的数据访问
共享内存可以让多个进程同时读写共享内存区域，而无需任何数据传输。这样可以大大提高数据访问的效率和速度。
2.3 简单的实现方式
shmat共享内存提供了简单的实现方式，允许进程直接将共享内存映射到进程地址空间中，这样就可以方便地读写共享内存中的数据。而且使用这种方式还可以避免一些常见的进程间通信问题。
3. 使用shmat共享内存的实现方式
在Linux系统下，使用shmat共享内存需要以下步骤：
3.1 创建共享内存区域
首先需要创建一块共享内存区域，这可以通过shmget函数完成，该函数需要传入一个key值、大小以及一些权限信息等参数，用于创建一块共享内存区域。创建成功后，该函数会返回一个共享内存标识符。
3.2 将共享内存区域映射到进程地址空间中
在共享内存区域被创建之后，需要调用shmat函数将共享内存区域映射到进程的地址空间中，从而进程可以访问该共享内存。shmat函数的参数包括共享内存标识符、映射地址的首地址、访问标志等，其中映射地址的首地址可以输入一个指针类型的变量，该变量指向的地址就是共享内存区域在进程地址空间中的首地址，访问标志决定了内存映射的访问权限，可以选择可读可写或仅读等。
3.3 处理共享内存中的数据
一旦成功地将共享内存区域映射到进程的地址空间中，就可以像普通内存一样读写共享内存中的数据了。进行读写的过程和操作普通内存非常类似，也可以使用指针或数组等数据结构来操作共享内存中的数据。
3.4 断开共享内存与进程之间的关联
在进程结束前，需要调用shmdt函数将共享内存与进程之间的关联断开，避免内存泄漏等问题。
4.
共享内存是高效的数据共享机制，能够提升进程间数据交互的效率与速度。Linux下的shmat共享内存提供了一种高效的实现方式，能够让多个进程同时读写共享内存区域，简单可靠，易于实现。在实际开发中，程序员们可以通过合理使用共享内存，将程序的运行效率与性能提升至新的高度。
相关问题拓展阅读：
linux下共享内存允许的连接数有限制吗
对于64位进程，同一进程可连接最多个共享内存段；
对于燃薯32位进程，同一进程可连接最多11个共享内存段，除非使用扩展的shmat；
上述限制对于64位应用不会带来麻烦，因为可供连接的数量已经足够大了；但对于32位应用，却很容易带来意外的问题，因为更大的连接数量只有11个。
下面的例程test02.c演示了这个问题，为了精简代码，它反复连接的是同一个共享内存对象；实际上，无论皮凯者所连接孙游的共享内存对象是否相同，该限制制约的是连接次数：
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_ATTACH_NUM 15
void main(int argc, char* argv)
{
key_tmem_key;
longmem_id;
void*mem_addr;
inti;
if ( ( mem_key = ftok(“/tmp/mykeyfile”, 1) ) == (key_t)(-1) ) {
printf(“Failed to generate shared memory access key, ERRNO=%d\n”,
errno);
goto MOD_EXIT;
}
if ( ( mem_id = shmget(mem_key, 256, IPC_CREAT) ) == (-1) ) {
printf(“Failed to obtain shared memory ID, ERRNO=%d\n”, errno);
goto MOD_EXIT;
}
for ( i=1; i
if ( ( mem_addr = (void *)shmat(mem_id, 0, 0) ) == (void *)(-1) )
printf(“Failed to attach shared memory, times , errno:%d\n”, i,
errno);
else
printf(“Successfully attached shared memory, times \n”, i);
}
MOD_EXIT:
shmctl(mem_id, IPC_RMID, NULL);
}
