共享内存

共享内存（Shared Memory）是一种高效的进程间通信（IPC）方式，简单来说，它直接操作的是内存，但它的初始化和持久化选项可以（并非必须）与文件关联

下面用一个表格帮你快速梳理两种主要共享内存方式的核心区别：

特性	文件支持的共享内存 (mmap with file)	匿名共享内存 (mmap with MAP_ANONYMOUS)
底层关联	磁盘上的一个具体文件	无文件关联，纯内存操作
映射方式	通过 mmap将文件映射到进程地址空间	通过 mmap设置 MAP_ANONYMOUS标志创建
数据持久化	可选择将修改同步至磁盘文件 (MS_SYNC) 或由内核决定稍后写入 (MS_ASYNC)	进程退出后数据消失，仅用于进程间通信
典型应用	进程间大量数据共享、需持久化的数据交换	父子进程或有亲缘关系进程间的高速、临时数据共享
优点	数据可持久化；非亲缘进程也能共享	无需文件操作，极速；避免磁盘I/O瓶颈
缺点	仍需文件系统操作（创建/打开文件）	数据不能持久化；只能用于有亲缘关系的进程

🧠 理解其工作方式：

共享内存的核心是 让多个进程的虚拟地址空间映射到相同的物理内存页。这样，一个进程对这块内存的修改，其他进程立刻可见

1. 创建与映射：进程使用 mmap()系统调用发起映射。
   • 对于文件支持的共享内存，mmap()会建立进程虚拟内存与文件某部分内容的关联。注意，此时文件内容并未全部读入内存，而是采用按需加载，即进程访问某个地址时若发现数据不在物理内存中，会触发“缺页中断”，再由内核将相应的文件内容读入物理内存页。
   • 对于匿名共享内存，mmap()直接分配物理内存页并映射到进程的虚拟地址空间，与文件无关。
2. 读写操作：进程通过指针直接读写映射的内存区域，这是在直接操作内存，速度非常快。如果映射方式是 MAP_SHARED，那么这些修改对其他映射了同一区域的进程是立即可见的，并且对于文件支持的映射，后续也会反映到文件上。
3. 同步与解除映射：
   • 使用 msync()可以强制将内存中的修改同步回文件（针对文件支持的映射）
   • 使用 munmap()解除映射关系。对于 MAP_SHARED的文件映射，解除时内核通常会将被修改过的内存页写回文件。

⚡ 需要注意的问题：

• 同步机制是关键：由于多个进程能同时访问同一内存区域，必须使用同步机制（如信号量、互斥锁）来协调读写操作，防止数据竞争。
• 内存与文件的大小关系：物理内存按页（通常4KB）管理。如果文件大小不是页大小的整数倍，映射区域末尾可能会有“碎片空间”。访问这部分内容可能引发总线错误（Bus error）或段错误（Segmentation fault）。

💎 总结一下：

你可以根据是否需要数据持久化和进程间亲缘关系来选择：

• 若需数据持久化或非亲缘进程共享，用文件支持的共享内存 (mmap普通文件，flags用MAP_SHARED)。
• 若仅亲缘进程间进行高速临时数据共享，用匿名共享内存 (mmap使用 MAP_ANONYMOUS和 MAP_SHARED)。