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Go语言的共享内存读写实验

go 水墨上仙 2870次浏览

Go语言的共享内存读写实验
来源:http://1234n.com/?post/jsh0zf

结合前两天做的Go语言指针运算和内嵌C代码的实验结果,做了一个Go语言共享内存读写的实验。

先大概说下什么是共享内存。我们知道不同进程见的内存是互相独立的,没办法直接互相操作对方内的数据,而共享内存则是靠操作系统提供的内存映射机制,让不同进程的一块地址空间映射到同一个虚拟内存区域上,使不同的进程可以操作到一块共用的内存块。共享内存是效率最高的进程间通讯机制,因为数据不需要在内核和程序之间复制。

共享内存用到的是系统提供的mmap函数,它可以将一个文件映射到虚拟内存的一个区域中,程序使用指针引用这个区域,对这个内存区域的操作会被回写到文件上,Go内置的syscall包中有mmap函数,但是它是经过封装的,返回的是[]byte,没办法做我需求的指针运算,所以我还是用cgo来调用原生的mmap。

实验分为读和写两个程序,这样我们可以观察到读进程可以读到写进程写入共享内存的信息。

下面是shm_writer.go的代码:

package main
/*
#cgo linux LDFLAGS: -lrt
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)
int my_shm_new(char *name) {
    shm_unlink(name);
    return shm_open(name, O_RDWR|O_CREAT|O_EXCL, FILE_MODE);
}
*/
import "C"
import (
    "fmt"
    "unsafe"
)
const SHM_NAME = "my_shm"
const SHM_SIZE = 4 * 1000 * 1000 * 1000
type MyData struct {
    Col1 int
    Col2 int
    Col3 int
}
func main() {
    fd, err := C.my_shm_new(C.CString(SHM_NAME))
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    C.ftruncate(fd, SHM_SIZE)
    ptr, err := C.mmap(nil, SHM_SIZE, C.PROT_READ|C.PROT_WRITE, C.MAP_SHARED, fd, 0)
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    C.close(fd)
    data := (*MyData)(unsafe.Pointer(ptr))
    data.Col1 = 100
    data.Col2 = 876
    data.Col3 = 8021
}

下面是shm_reader.go的代码:

package main
/*
#cgo linux LDFLAGS: -lrt
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)
int my_shm_open(char *name) {
    return shm_open(name, O_RDWR);
}
*/
import "C"
import (
    "fmt"
    "unsafe"
)
const SHM_NAME = "my_shm"
const SHM_SIZE = 4 * 1000 * 1000 * 1000
type MyData struct {
    Col1 int
    Col2 int
    Col3 int
}
func main() {
    fd, err := C.my_shm_open(C.CString(SHM_NAME))
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    ptr, err := C.mmap(nil, SHM_SIZE, C.PROT_READ|C.PROT_WRITE, C.MAP_SHARED, fd, 0)
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    C.close(fd)
    data := (*MyData)(unsafe.Pointer(ptr))
    fmt.Println(data)
}

上面的程序映射了一块4G的虚拟内存,用来证明mmap没有实际占用4G内存,而是用到了虚拟内存。

shm_writer创建好共享内存以后,往内存区域写入了一个结构体,shm_reader则读出一个结构体。

内嵌的C代码中有一行&nbsp:

#cgo&nbsplinux&nbspLDFLAGS:&nbsp-lrt
因为mmap在Mac上不需要连接librt,在linux上则需要,所以做了一个条件链接,这是cgo提供的功能。

上面代码中还用到一个cgo的技巧,像shm_open和mmap函数在错误时会返回errno,如果我们在go中使用多返回值语法,cgo会自己把错误码转换成错误信息,很方便的功能。


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