通过使用 mmap() 在进程之间共享内存

Posted 2023-02-14

【中文标题】通过使用 mmap() 在进程之间共享内存

【英文标题】：Sharing memory between processes through the use of mmap()

【发布时间】：2011-06-26 20:47:06

【问题描述】：

我在 Linux 2.6 中。我有一个环境，其中 2 个进程通过消息传递模式的简单实现来模拟（使用共享内存）数据交换。

我有一个客户端进程（从父进程派生，即服务器），它将结构（消息）写入（在派生之后）创建的内存映射区域：

message *m = mmap(NULL, sizeof(message), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0)

这个指针然后被写入一个队列（以链表的形式）到另一个共享内存区域，这是服务器和客户端进程共有的（因为 if 是在 fork 之前使用上面相同的代码创建的）。然后服务器读取该区域，获取指向消息的指针并进行处理。

问题是 *m 是在 fork() 之后创建的，当服务器进程尝试访问指向的内存位置时，我得到一个分段错误。在客户端创建后，是否可以将该内存区域附加到服务器 POST 分叉？

注意：我不想在分叉之前将指针映射到消息（然后与服务器共享它），因为我通常不知道客户端想要发送到服务器的消息数量，以及那里可能有多个客户端进程，所以我想仅在客户端需要发送消息时创建一个新的共享内存块，并在服务器收到该消息后取消映射。

注意：这是出于学术目的：我知道这不是解决此问题的最佳方法，但我只需要遵循此路径。

提前致谢！

【参考方案1】：

是否可以在客户端创建后将该内存区域附加到服务器 POST 分叉？

MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED 映射内存只能由执行mmap() 调用的进程或其子进程访问。另一个进程无法映射相同的内存，因为它是匿名的，因此无法从其他地方引用该内存。

使用shm_open() 调用可以创建命名共享内存，这些共享内存可以被不相关的进程引用和映射。

【讨论】：

谢谢！我使用shm_open()，然后使用mmap() 和给定的fd，它部分解决了问题。是否可以在映射 fd 后重命名（使用rename()）我提供给shm_open() 的“标签”字符串？我尝试这样做，但是当我尝试使用重命名标签从另一个进程中使用shm_open() 时，我得到一个运行时“总线错误”。注意：我注意到在 /sys/shm/ 中存在重命名的文件，因此重命名似乎成功了。

shm_open("name") 在 Linux 上通常转换为 open("/dev/shm/name")。您应该能够像普通文件一样重命名它。请注意，“/dev/shm/”是 Linux 上 tmpfs 的默认挂载点。它可以映射到其他地方。见google.com/codesearch/p?hl=en#xy1xtVWIKOQ/pub/glibc/releases/…

感谢您的来信。如果我尝试访问共享内存区域，您是否知道为什么重命名会导致总线错误？

shm_open() 是否会导致 SIGBUS？

/dev/shm 或 shm_open 具有一半物理内存大小的默认配额限制。一开始你可以shm_open和mmap更大的内存空间，但是当你写超出限制或者别人也使用/dev/shm或者shm_open这样剩余空间为零时，你的程序直接获取SIGBUS。

【参考方案2】：

那是行不通的。

如果你在 fork() 之后创建了一个映射，那么在其他相关进程中就不会一样了。

您不能假设以这种方式共享指针。

如果你真的想这样做（我不推荐它！），你应该在 fork() 之前映射一个大区域，然后以某种方式分配合适大小的缓冲区（没有与其他进程的竞争条件，当然！）并传递这些指针。

在 fork 之后调用 mmap() 的两个相关进程可能会返回相同的指针，指向不同的内存。事实上，这是极有可能的。

【参考方案3】：

仅适用于 2018 年及以后阅读此问题的任何人。 现在的解决方案是使用 memfd_create 创建一个匿名文件，并使用 unix 套接字将此文件句柄传递给其他进程。

memfd_create 是一个仅限 linux 的系统调用