共享内存机制与实现详解

源码路径：rk3588/kernel-6.1/ipc/shm.c
文档目录：linuxDoc/ipc/

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目录

• 一、原理
• 二、数据结构
• 三、实现要点
• 四、与内存子系统交互
• 五、系统调用
• 附录

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一、原理

SysV 共享内存将 同一物理页 映射到多个进程地址空间：

• shmget：按 key 创建段，指定 size（只增不减）
• shmat：attach，指定地址/标志（SHM_RDONLY 等）
• shmdt：detach
• shmctl：IPC_RMID、STAT、锁定/解锁（SHM_LOCK）等

不自动同步读写，需应用自配信号量或其它同步。

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二、数据结构

结构	说明
struct shmid_kernel	kern_ipc_perm + shm_file + shm_nattch + 段大小
struct shm_file_data	关联 shm id、ns、vm 列表

shm_ids(ns) → ipc_namespace->ids[IPC_SHM_IDS]。

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三、实现要点

3.1 文件与 VMA

• 段对应 特殊 shmem 文件（shm_file_operations）
• shmat → do_shmat：创建 mmap VMA，shm_vm_ops（shm_open/shm_close/shm_fault）
• 支持 HugeTLB 变体（shm_file_operations_huge）

3.2 生命周期

• shm_nattch 计数；IPC_RMID 后若 attach 仍为 0 才真正销毁
• shm_rmid_forced sysctl：强制 RMID 行为（孤儿段清理 shm_destroy_orphaned）
• 进程退出：exit_shm 遍历 detach

3.3 限额

字段	sysctl
shm_ctlmax	shmmax 单段最大
shm_ctlall	shmall 页总数上限
shm_ctlmni	shmmni 段数量

shm_tot 跟踪已用页。

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四、与内存子系统交互

• 实际页面由 shmem/tmpfs 回退机制分配（见 linuxDoc/mm 中 shmem）
• shm_fault：缺页填充
• mempolicy：shm_set_policy / shm_get_policy
• RK3588 编解码：大缓冲区更常用 DMA-BUF / ion；SysV shm 多见于遗留 IPC

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五、系统调用

syscall	说明
shmget	ksys_shmget
shmat / shmdt	兼容 COMPAT 地址
shmctl	old_shmctl 兼容旧结构

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附录

相关：01 ID 管理、linuxDoc/mm