五．共享内存（shared memory）
共享内存映射为一段可以被其他进程访问的内存。该共享内存由一个进程所创建，然后其他进程可以挂载到该共享内存中。共享内存是最快的IPC机制，但由于linux本身不能实现对其同步控制，需要用户程序进行并发访问控制，因此它一般结合了其他通信机制实现了进程间的通信，例如信号量。
共享内存与多线程共享global data和heap类似。一个进程可以将自己内存空间中的一部分拿出来，允许其它进程读写。当使用共享内存的时候，我们要注意同步的问题。我们可以使用 semaphore同步，也可以在共享内存中建立mutex或其它的线程同步变量来同步。由于共享内存允许多个进程直接对同一个内存区域直接操作，所以它是效率最高的IPC方式。
最为高效的进程间通信方式
进程直接读写内存，不需要任何数据的拷贝
•为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区
•由需要访问的进程将其映射到自己私有地址空间
•进程直接读写这一内存区而不需要进行数据的拷贝，提高了效率
多个进程共享一段内存，需要依靠某种同步机制，如互斥锁和信号量等
l共享内存编程步骤：
1. 创建共享内存
•函数shmget()
•从内存中获得一段共享内存区域
2. 映射共享内存
•把这段创建的共享内存映射到具体的进程空间中
•函数shmat()
3. 使用这段共享内存
•可以使用不带缓冲的I/O读写命令对其进行操作
4. 撤销映射操作: 函数shmdt()
5. 删除共享内存: 函数shctl()
eg. 下面这个例子完成：父进程从stdin读取字符串并保存到共享内存中，子进程从共享内存中读出数据并输出到stdout
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/ipc.h>
6 #include <sys/shm.h>
8 #define BUFFER_SIZE 2048
10 int main() {
11 pid_t pid;
12 int shmid;
13 char *shm_addr;
14 char flag[]="Parent";
15 char buff[BUFFER_SIZE];
16 // 创建当前进程的私有共享内存
17 if ((shmid=shmget(IPC_PRIVATE,BUFFER_SIZE,0666))<0) {
18 perror("shmget");
19 exit(1);
20 } else
21 printf("Create shared memory: %d.\n",shmid);
23 // ipcs 命令往标准输出写入一些关于活动进程间通信设施的信息
24 // -m 表示共享内存
25 printf("Created shared memory status:\n");
26 system("ipcs -m");
28 if((pid=fork())<0) {
29 perror("fork");
30 exit(1);
31 }else if (pid==0) {
32 // 自动分配共享内存映射地址，为可读可写，映射地址返回给shm_addr
33 if ((shm_addr=shmat(shmid,0,0))==(void*)-1) {
34 perror("Child:shmat");
35 exit(1);
36 }else
37 printf("Child: Attach shared-memory: %p.\n",shm_addr);
39 printf("Child Attach shared memory status:\n");
40 system("ipcs -m");
41 // 比较shm_addr,flag的长度为strlen(flag)的字符
42 // 当其内容相同时，返回0
43 // 否则返回（str1[n]-str2[n]）
44 while (strncmp(shm_addr,flag,strlen(flag))) {
45 printf("Child: Waiting for data...\n");
46 sleep(10);
47 }
49 strcpy(buff,shm_addr+strlen(flag));
50 printf("Child: Shared-memory: %s\n",buff);
51 // 删除子进程的共享内存映射地址
52 if (shmdt(shm_addr)<0) {
53 perror("Child:shmdt");
54 exit(1);
55 }else
56 printf("Child: Deattach shared-memory.\n");
58 printf("Child Deattach shared memory status:\n");
59 system("ipcs -m");
61 }else{
62 sleep(1);
63 // 自动分配共享内存映射地址，为可读可写，映射地址返回给shm_addr
64 if ((shm_addr=shmat(shmid,0,0))==(void*)-1) {
65 perror("Parent:shmat");
66 exit(1);
67 }else
68 printf("Parent: Attach shared-memory: %p.\n",shm_addr);
70 printf("Parent Attach shared memory status:\n");
71 system("ipcs -m");
72 // shm_addr为flag+stdin
73 sleep(1);
74 printf("\nInput string:\n");
75 fgets(buff,BUFFER_SIZE-strlen(flag),stdin);
76 strncpy(shm_addr+strlen(flag),buff,strlen(buff));
77 strncpy(shm_addr,flag,strlen(flag));
78 // 删除父进程的共享内存映射地址
79 if (shmdt(shm_addr)<0) {
80 perror("Parent:shmdt");
81 exit(1);
82 }else
83 printf("Parent: Deattach shared-memory.\n");
85 printf("Parent Deattach shared memory status:\n");
86 system("ipcs -m");
87 // 保证父进程在删除共享内存前，子进程能读到共享内存的内容
88 waitpid(pid,NULL,0);
89 // 删除共享内存
90 if (shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL)==-1) {
91 perror("shmct:IPC_RMID");
92 exit(1);
93 }else
94 printf("Delete shared-memory.\n");
96 printf("Child Delete shared memory status:\n");
97 system("ipcs -m");
99 printf("Finished!\n");
100 }
101 exit(0);
103 }
共享内存是运行在同一台机器上的进程间通信最快的方式，因为数据不需要在不同的
进程间复制。通常由一个进程创建一块共享内存区，其余进程对这块内存区进行读写。得
到共享内存有两种方式：映射/dev/mem设备和内存映像文件。前一种方式不给系统带来额
外的开销，但在现实中并不常用，因为它控制存取的将是实际的物理内存，在Linux系统
下，这只有通过限制Linux系统存取的内存才可以做到，这当然不太实际。常用的方式是通
过shmXXX函数族来实现利用共享内存进行存储的。
首先要用的函数是shmget，它获得一个共享存储标识符。
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, int size, int flag);
这个函数有点类似大家熟悉的malloc函数，系统按照请求分配size大小的内存用作共
享内存。Linux系统内核中每个IPC结构都有的一个非负整数的标识符，这样对一个消息队
列发送消息时只要引用标识符就可以了。这个标识符是内核由IPC结构的关键字得到的，这
个关键字，就是上面第一个函数的 key。数据类型key_t是在头文件sys/types.h中定义的，
它是一个长整形的数据。在我们后面的章节中，还会碰到这个关键字。
当共享内存创建后，其余进程可以调用shmat（）将其连接到自身的地址空间中。
void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);
shmid为shmget函数返回的共享存储标识符，addr和flag参数决定了以什么方式来确
定连接的地址，函数的返回值即是该进程数据段所连接的实际地址，进程可以对此进程进行
读写操作。
使用共享存储来实现进程间通信的注意点是对数据存取的同步，必须确保当一个进程
去读取数据时，它所想要的数据已经写好了。通常，信号量被要来实现对共享存储数据存
取的同步，另外，可以通过使用shmctl函数设置共享存储内存的某些标志位如
SHM_LOCK、SHM_UNLOCK等来实现。
共享内存区域是被多个进程共享的一部分物理内存。如果多个进程都把该内存区域映射到自己的虚拟地址空间，则这些进程就都可以直接访问该共享内存区域，从而可以通过该区域进行通信。共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法，一个进程向共享内存区域写入了数据，共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。这块共享虚拟内存的页面，出现在每一个共享该页面的进程的页表中。但是它不需要在所有进程的虚拟内存中都有相同的虚拟地址。
图共享内存映射图
象所有的 System V IPC对象一样，对于共享内存对象的获取是由key控制。内存共享之后，对进程如何使用这块内存就不再做检查。它们必须依赖于其它机制，比如System V的信号灯来同步对于共享内存区域的访问(信号灯如何控制对临界代码的访问另起一篇说话)。
每一个新创建的共享内存对象都用一个shmid_kernel数据结构来表达。系统中所有的shmid_kernel数据结构都保存在shm_segs向量表中，该向量表的每一个元素都是一个指向shmid_kernel数据结构的指针。
shm_segs向量表的定义如下：
struct shmid_kernel *shm_segs[SHMMNI];
，表示系统中最多可以有128个共享内存对象。
数据结构shmid_kernel的定义如下：
struct shmid_kernel
{
struct shmid_ds u; /* the following are private */
unsigned long shm_npages; /* size of segment (pages) */
unsigned long *shm_pages; /* array of ptrs to frames -> SHMMAX */
struct vm_area_struct *attaches; /* descriptors for attaches */
};
其中：
shm_pages代表该共享内存对象的所占据的内存页面数组，数组里面的每个元素当然是每个内存页面的起始地址.
shm_npages则是该共享内存对象占用内存页面的个数，以页为单位。这个数量当然涵盖了申请空间的最小整数倍.
(A new shared memory segment, with size equal to the value of size rounded up to a multiple of PAGE_SIZE)
shmid_ds是一个数据结构，它描述了这个共享内存区的认证信息，字节大小，最后一次粘附时间、分离时间、改变时间，创建该共享区域的进程，最后一次对它操作的进程，当前有多少个进程在使用它等信息。
其定义如下：
struct shmid_ds {
struct ipc_perm shm_perm; /* operation perms */
int shm_segsz; /* size of segment (bytes) */
__kernel_time_t shm_atime; /* last attach time */
__kernel_time_t shm_dtime; /* last detach time */
__kernel_time_t shm_ctime; /* last change time */
__kernel_ipc_pid_t shm_cpid; /* pid of creator */
__kernel_ipc_pid_t shm_lpid; /* pid of last operator */
unsigned short shm_nattch; /* no. of current attaches */
unsigned short shm_unused; /* compatibility */
void *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */
void *shm_unused3; /* unused */
};
attaches描述被共享的物理内存对象所映射的各进程的虚拟内存区域。每一个希望共享这块内存的进程都必须通过系统调用将其关联（attach）到它的虚拟内存中。这一过程将为该进程创建了一个新的描述这块共享内存的vm_area_struct数据结构。创建时可以指定共享内存在它的虚拟地址空间的位置，也可以让Linux自己为它选择一块足够的空闲区域。
这个新的vm_area_struct结构是维系共享内存和使用它的进程之间的关系的,所以除了要关联进程信息外，还要指明这个共享内存数据结构shmid_kernel所在位置; 另外,便于管理这些经常变化的vm_area_struct,所以采取了链表形式组织这些数据结构,链表由attaches指向,同时 vm_area_struct数据结构中专门提供了两个指针：vm_next_shared和 vm_prev_shared，用于连接该共享区域在使用它的各进程中所对应的vm_area_struct数据结构。
图 System V IPC 机制 - 共享内存
Linux为共享内存提供了四种操作。
1. 共享内存对象的创建或获得。与其它两种IPC机制一样，进程在使用共享内存区域以前，必须通过系统调用sys_ipc （call值为SHMGET）创建一个键值为key的共享内存对象，或获得已经存在的键值为key的某共享内存对象的引用标识符。以后对共享内存对象的访问都通过该引用标识符进行。对共享内存对象的创建或获得由函数sys_shmget完成，其定义如下：
int sys_shmget (key_t key, int size, int shmflg)
这里key是表示该共享内存对象的键值，size是该共享内存区域的大小（以字节为单位），shmflg是标志（对该共享内存对象的特殊要求）。
它所做的工作如下：
1) 如果key == IPC_PRIVATE，则总是会创建一个新的共享内存对象。
但是 (The name choice IPC_PRIVATE was perhaps unfortunate, IPC_NEW would more clearly show its function)
* 算出size要占用的页数，检查其合法性。
* 申请一块内存用于建立shmid_kernel数据结构，注意这里申请的内存区域大小不包括真正的共享内存区，实际上，要等到第一个进程试图访问它的时候才真正创建共享内存区。
个字节），将页表清0。
* 搜索向量表shm_segs，为新创建的共享内存对象找一个空位置。
* 填写shmid_kernel数据结构，将其加入到向量表shm_segs中为其找到的空位置。
* 返回该共享内存对象的引用标识符。
2) 在向量表shm_segs中查找键值为key的共享内存对象，结果有三：
* 如果没有找到，而且在操作标志shmflg中没有指明要创建新共享内存，则错误返回，否则创建一个新的共享内存对象。
* 如果找到了，但该次操作要求必须创建一个键值为key的新对象，那么错误返回。
* 否则，合法性、认证检查，如有错，则错误返回；否则，返回该内存对象的引用标识符。
共享内存对象的创建者可以控制对于这块内存的访问权限和它的key是公开还是私有。如果有足够的权限，它也可以把共享内存锁定在物理内存中。
参见include/linux/shm.h
2. 关联。在创建或获得某个共享内存区域的引用标识符后，还必须将共享内存区域映射（粘附）到进程的虚拟地址空间，然后才能使用该共享内存区域。系统调用 sys_ipc（call值为SHMAT）用于共享内存区到进程虚拟地址空间的映射，而真正完成粘附动作的是函数sys_shmat，
其定义如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
其中：
shmid是shmget返回的共享内存对象的引用标识符；
shmaddr用来指定该共享内存区域在进程的虚拟地址空间对应的虚拟地址；
shmflg是映射标志；
返回的是在进程中的虚拟地址
该函数所做的工作如下：
1) 根据shmid找到共享内存对象。
，即用户没有指定该共享内存区域在它的虚拟空间中的位置，则由系统在进程的虚拟地址空间中为其找一块区域（从1G开始）；否则，就用shmaddr作为映射的虚拟地址。
(If shmaddr is NULL, the system chooses a suitable (unused) address a他 which to attach the segment)
3) 检查虚拟地址的合法性（不能超过进程的最大虚拟空间大小—3G，不能太接近堆栈栈顶）。
4) 认证检查。
5) 申请一块内存用于建立数据结构vm_area_struct，填写该结构。
6) 检查该内存区域，将其加入到进程的mm结构和该共享内存对象的vm_area_struct队列中。
共享内存的粘附只是创建一个vm_area_struct数据结构，并将其加入到相应的队列中，此时并没有创建真正的共享内存页。
，表示共享页是第一次使用）。如果不存在，它就分配一个物理页，并为它创建一个页表条目。这个条目不但进入当前进程的页表，同时也存到shmid_kernel数据结构的页表shm_pages中。
当下一个进程试图访问这块内存并得到一个page fault的时候，经过同样的路径，也会走到函数shm_nopage。此时，该函数查看shmid_kernel数据结构的页表shm_pages时，发现共享页已经存在，它只需把这里的页表项填到进程页表的相应位置即可，而不需要重新创建物理页。所以，是第一个访问共享内存页的进程使得这一页被创建，而随后访问它的其它进程仅把此页加到它们的虚拟地址空间。
3. 分离。当进程不再需要共享虚拟内存的时候，它们与之分离（detach）。只要仍旧有其它进程在使用这块内存，这种分离就只会影响当前的进程，而不会影响其它进程。当前进程的vm_area_struct数据结构被从shmid_ds中删除，并被释放。当前进程的页表也被更新，共享内存对应的虚拟内存页被标记为无效。当共享这块内存的最后一个进程与之分离时，共享内存页被释放，同时，这块共享内存的shmid_kernel数据结构也被释放。
系统调用sys_ipc (call值为SHMDT) 用于共享内存区与进程虚拟地址空间的分离，而真正完成分离动作的是函数
sys_shmdt，其定义如下：
int sys_shmdt (char *shmaddr)
其中shmaddr是进程要分离的共享页的开始虚拟地址。
该函数搜索进程的内存结构中的所有vm_area_struct数据结构，找到地址shmaddr对应的一个，调用函数do_munmap将其释放。
在函数do_munmap中，将要释放的vm_area_struct数据结构从进程的虚拟内存中摘下，清除它在进程页表中对应的页表项（可能占多个页表项）.
章中讨论。
4. 控制。Linux在共享内存上实现的第四种操作是共享内存的控制（call值为SHMCTL的sys_ipc调用），它由函数sys_shmctl实现。控制操作包括获得共享内存对象的状态，设置共享内存对象的参数（如uid、gid、mode、ctime等），将共享内存对象在内存中锁定和释放（在对象的mode上增加或去除SHM_LOCKED标志），释放共享内存对象资源等。
共享内存提供了一种快速灵活的机制，它允许进程之间直接共享大量的数据，而无须使用拷贝或系统调用。共享内存的主要局限性是它不能提供同步，如果两个进程企图修改相同的共享内存区域，由于内核不能串行化这些动作，因此写的数据可能任意地互相混合。所以使用共享内存的进程必须设计它们自己的同步协议，如用信号灯等。
以下是使用共享内存机制进行进程间通信的基本操作：
需要包含的头文件：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
1.创建共享内存：
int shmget(key_t key,int size,int shmflg);
参数说明：
key:用来表示新建或者已经存在的共享内存去的关键字。
size：创建共享内存的大小。
shmflg：可以指定的特殊标志。IPC_CREATE,IPC_EXCL以及低九位的权限。
eg：
int shmid;
shmid=shmget(IPC_PRIVATE,4096,IPC_CREATE|IPC_EXCL|0660);
if(shmid==-1)
perror("shmget()");
2.连接共享内存
char *shmat(int shmid,char *shmaddr,int shmflg);
参数说明
shmid：共享内存的关键字
。
shmflg：制定特殊的标志位。
eg：
int shmid;
char *shmp;
shmp=shmat(shmid,0,0);
if(shmp==(char *)(-1))
perror("shmat()\n");
3.使用共享内存
在使用共享内存是需要注意的是，为防止内存访问冲突，我们一般与信号量结合使用。
4.分离共享内存：当程序不再需要共享内后，我们需要将共享内存分离以便对其进行释放，分离共享内存的函数原形如下：
int shmdt(char *shmaddr);
5. 释放共享内存
int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf);
共享内存（Shared Memory）
共享内存区域是被多个进程共享的一部分物理内存。如果多个进程都把该内存区域映射到自己的虚拟地址空间，则这些进程就都可以直接访问该共享内存区域，从而可以通过该区域进行通信。共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法，一个进程向共享内存区域写入了数据，共享这个内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。这块共享虚拟内存的页面，出现在每一个共享该页面的进程的页表中。但是它不需要在所有进程的虚拟内存中都有相同的虚拟地址。
图共享内存映射图
象所有的 System V IPC对象一样，对于共享内存对象的访问由key控制，并要进行访问权限检查。内存共享之后，对进程如何使用这块内存就不再做检查。它们必须依赖于其它机制，比如System V的信号灯来同步对于共享内存区域的访问。
每一个新创建的共享内存对象都用一个shmid_kernel数据结构来表达。系统中所有的shmid_kernel数据结构都保存在shm_segs向量表中，该向量表的每一个元素都是一个指向shmid_kernel数据结构的指针。shm_segs向量表的定义如下：
struct shmid_kernel *shm_segs[SHMMNI];
，表示系统中最多可以有128个共享内存对象。
数据结构shmid_kernel的定义如下：
|
struct shmid_kernel { struct shmid_ds u; /* the following are private */ unsigned long shm_npages; /* size of segment (pages) */ unsigned long *shm_pages; /* array of ptrs to frames -> SHMMAX */ struct vm_area_struct *attaches; /* descriptors for attaches */ }; |
其中：shm_pages是该共享内存对象的页表，每个共享内存对象一个，它描述了如何把该共享内存区域映射到进程的地址空间的信息。
shm_npages是该共享内存区域的大小，以页为单位。
shmid_ds是一个数据结构，它描述了这个共享内存区的认证信息，字节大小，最后一次粘附时间、分离时间、改变时间，创建该共享区域的进程，最后一次对它操作的进程，当前有多少个进程在使用它等信息。其定义如下：
|
struct shmid_ds { struct ipc_perm shm_perm; /* operation perms */ int shm_segsz; /* size of segment (bytes) */ __kernel_time_t shm_atime; /* last attach time */ __kernel_time_t shm_dtime; /* last detach time */ __kernel_time_t shm_ctime; /* last change time */ __kernel_ipc_pid_t shm_cpid; /* pid of creator */ __kernel_ipc_pid_t shm_lpid; /* pid of last operator */ unsigned short shm_nattch; /* no. of current attaches */ unsigned short shm_unused; /* compatibility */ void *shm_unused2; /* ditto - used by DIPC */ void *shm_unused3; /* unused */ }; |
attaches描述被共享的物理内存对象所映射的各进程的虚拟内存区域。每一个希望共享这块内存的进程都必须通过系统调用将其粘附（attach）到它的虚拟内存中。这一过程将为该进程创建了一个新的描述这块共享内存的vm_area_struct数据结构。进程可以选择共享内存在它的虚拟地址空间的位置，也可以让Linux为它选择一块足够的空闲区域。
这个新的vm_area_struct结构除了要连接到进程的内存结构mm中以外，还被连接到共享内存数据结构shmid_kernel的一个链表中，该结构中的attaches指针指向该链表。vm_area_struct数据结构中专门提供了两个指针：vm_next_shared和 vm_prev_shared，用于连接该共享区域在使用它的各进程中所对应的vm_area_struct数据结构。其实，虚拟内存并没有在粘附的时候创建，而要等到第一个进程试图访问它的时候才创建。
图 System V IPC 机制 - 共享内存
1. 共享内存对象的创建或获得。与其它两种IPC机制一样，进程在使用共享内存区域以前，必须通过系统调用sys_ipc （call值为SHMGET）创建一个键值为key的共享内存对象，或获得已经存在的键值为key的某共享内存对象的引用标识符。以后对共享内存对象的访问都通过该引用标识符进行。对共享内存对象的创建或获得由函数sys_shmget完成，其定义如下：
int sys_shmget (key_t key, int size, int shmflg)
这里key是表示该共享内存对象的键值，size是该共享内存区域的大小（以字节为单位），shmflg是标志（对该共享内存对象的特殊要求）。
它所做的工作如下：
1) 如果key == IPC_PRIVATE，则创建一个新的共享内存对象。
* 算出size对应的页数，检查其合法性。
* 搜索向量表shm_segs，为新创建的共享内存对象找一个空位置。
* 申请一块内存用于建立shmid_kernel数据结构，注意这里申请的内存区域大小不包括真正的共享内存区，实际上，要等到第一个进程试图访问它的时候才真正创建共享内存区。
个字节），将页表清0。
* 填写shmid_kernel数据结构，将其加入到向量表shm_segs中为其找到的空位置。
* 返回该共享内存对象的引用标识符。
2) 在向量表shm_segs中查找键值为key的共享内存对象，结果有三：
* 如果没有找到，而且在操作标志shmflg中没有指明要创建新共享内存，则错误返回，否则创建一个新的共享内存对象。
* 如果找到了，但该次操作要求必须创建一个键值为key的新对象，那么错误返回。
* 否则，合法性、认证检查，如有错，则错误返回；否则，返回该内存对象的引用标识符。
共享内存对象的创建者可以控制对于这块内存的访问权限和它的key是公开还是私有。如果有足够的权限，它也可以把共享内存锁定在物理内存中。
参见include/linux/shm.h
2. 粘附。在创建或获得某个共享内存区域的引用标识符后，还必须将共享内存区域映射（粘附）到进程的虚拟地址空间，然后才能使用该共享内存区域。系统调用 sys_ipc（call值为SHMAT）用于共享内存区到进程虚拟地址空间的映射，而真正完成粘附动作的是函数sys_shmat，其定义如下：
int sys_shmat (int shmid, char *shmaddr, int shmflg, ulong *raddr)
其中：
shmid是共享内存对象的引用标识符；
shmaddr该共享内存区域在进程的虚拟地址空间对应的虚拟地址；
shmflg是映射标志；
raddr是实际映射的虚拟空间地址。
该函数所做的工作如下：
1) 根据shmid找到共享内存对象。
，即用户没有指定该共享内存区域在它的虚拟空间中的位置，则由系统在进程的虚拟地址空间中为其找一块区域（从1G开始）；否则，就用shmaddr作为映射的虚拟地址。
3) 检查虚拟地址的合法性（不能超过进程的最大虚拟空间大小—3G，不能太接近堆栈栈顶）。
4) 认证检查。
5) 申请一块内存用于建立数据结构vm_area_struct，填写该结构。
6) 检查该内存区域，将其加入到进程的mm结构和该共享内存对象的vm_area_struct队列中。
共享内存的粘附只是创建一个vm_area_struct数据结构，并将其加入到相应的队列中，此时并没有创建真正的共享内存页。
，表示共享页是第一次使用）。如果不存在，它就分配一个物理页，并为它创建一个页表条目。这个条目不但进入当前进程的页表，同时也存到shmid_kernel数据结构的页表shm_pages中。
当下一个进程试图访问这块内存并得到一个page fault的时候，经过同样的路径，也会走到函数shm_nopage。此时，该函数查看shmid_kernel数据结构的页表shm_pages时，发现共享页已经存在，它只需把这里的页表项填到进程页表的相应位置即可，而不需要重新创建物理页。所以，是第一个访问共享内存页的进程使得这一页被创建，而随后访问它的其它进程仅把此页加到它们的虚拟地址空间。
3. 分离。当进程不再需要共享虚拟内存的时候，它们与之分离（detach）。只要仍旧有其它进程在使用这块内存，这种分离就只会影响当前的进程，而不会影响其它进程。当前进程的vm_area_struct数据结构被从shmid_ds中删除，并被释放。当前进程的页表也被更新，共享内存对应的虚拟内存页被标记为无效。当共享这块内存的最后一个进程与之分离时，共享内存页被释放，同时，这块共享内存的shmid_kernel数据结构也被释放。
系统调用sys_ipc（call值为SHMDT）用于共享内存区与进程虚拟地址空间的分离，而真正完成分离动作的是函数sys_shmdt，其定义如下：
int sys_shmdt (char *shmaddr)
其中shmaddr是进程要分离的共享页的开始虚拟地址。
该函数搜索进程的内存结构中的所有vm_area_struct数据结构，找到地址shmaddr对应的一个，调用函数do_munmap将其释放。
在函数do_munmap中，将要释放的vm_area_struct数据结构从进程的虚拟内存中摘下，清除它在进程页表中对应的页表项（可能占多个页表项），调用该共享内存数据结构vm_area_struct的操作例程中的close操作（此处为shm_close）做进一步的处理。
，则释放共享内存页，释放共享内存页表，释放该对象的shmid_kernel数据结构，将向量表shm_segs中该共享内存对象所占用的项改为IPC_UNUSED。
章中讨论。
4. 控制。Linux在共享内存上实现的第四种操作是共享内存的控制（call值为SHMCTL的sys_ipc调用），它由函数sys_shmctl实现。控制操作包括获得共享内存对象的状态，设置共享内存对象的参数（如uid、gid、mode、ctime等），将共享内存对象在内存中锁定和释放（在对象的mode上增加或去除SHM_LOCKED标志），释放共享内存对象资源等。
共享内存提供了一种快速灵活的机制，它允许进程之间直接共享大量的数据，而无须使用拷贝或系统调用。共享内存的主要局限性是它不能提供同步，如果两个进程企图修改相同的共享内存区域，由于内核不能串行化这些动作，因此写的数据可能任意地互相混合。所以使用共享内存的进程必须设计它们自己的同步协议，如用信号灯等。
以下是使用共享内存机制进行进程间通信的基本操作：
需要包含的头文件：
|
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> |
1.创建共享内存：
int shmget(key_t key,int size,int shmflg);
参数说明：
- key:用来表示新建或者已经存在的共享内存去的关键字。
- size：创建共享内存的大小。
-
shmflg：可以指定的特殊标志。IPC_CREATE,IPC_EXCL以及低九位的权限。
eg：
int shmid;
shmid=shmget(IPC_PRIVATE,4096,IPC_CREATE|IPC_EXCL|0660);
if(shmid==-1)
perror("shmget()");
2.连接共享内存
char *shmat(int shmid,char *shmaddr,int shmflg);
参数说明：
- shmid：共享内存的关键字
- 。
-
shmflg：制定特殊的标志位。
eg：
int shmid;
char *shmp;
shmp=shmat(shmid,0,0);
if(shmp==(char *)(-1))
perror("shmat()\n");
3.使用共享内存
在使用共享内存是需要注意的是，为防止内存访问冲突，我们一般与信号量结合使用。
4.分离共享内存
当程序不再需要共享内后，我们需要将共享内存分离以便对其进行释放，分离共享内存的函数原形如下：
int shmdt(char *shmaddr);
5.释放共享内存
int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf);