Unix

内存共享

golang.org/x/sys/unix 提供了 unix 底层 API，下面以这个库展示使用 mmap 共享内存。

mmap

unix 提供了 Mmap/Munmap 方法，对某个文件进行映射

func AttachShmWithMmap(f *os.File, offset int64, length int, prot int, flags int) (ShardData, error) {
 data, err := unix.Mmap(int(f.Fd()), offset, length, prot, flags)
 if err != nil {
  return ShardData{}, err
 }
 return ShardData{data: data}, nil
}

func DetachShmWithMmap(data ShardData) error {
 return unix.Munmap(data.data)
}

f, err := os.OpenFile("./block", os.O_RDWR, 0666)
if err != nil {
 panic(err)
}
defer f.Close()

initData := make([]byte, 1024)
if _, err = f.Write(initData); err != nil {
 panic(err)
}

data, err := AttachShmWithMmap(f, 0, 1024, unix.PROT_WRITE|unix.PROT_READ, unix.MAP_SHARED)
if err != nil {
 panic(err)
}
defer DetachShmWithMmap(data)

SysV

基于 tmpfs

SysV 为每一块内存设定以一个唯一的 int 类型 key，可以使用相同的 Key 获取同一个内存段。只要两个程序使用了相同 key，便可以实现内存段的共享。

SysV 的主要 Api 是四个函数：

1. shmget：创建一个新的共享内存外，也可用于打开一个已存在的共享内存
2. shmat：使用前，附加（attach）内存到进程的地址空间中
3. shmdt：使用后，使共享内存区域与该进程的地址空间分离（detach）
4. shmctl：共享内存控制（加锁、删除等）

func AttachShmWithSysV(key, size, flag int) (ShardData, error) {
 id, err := unix.SysvShmGet(key, size, flag)
 if err != nil {
  return ShardData{}, err
 }

 data, err := unix.SysvShmAttach(id, 0, 0)
 if err != nil {
  return ShardData{}, err
 }

 return ShardData{id: id, data: data}, nil
}

func DetachShmWithSysV(data ShardData) error {
 if err := unix.SysvShmDetach(data.data); err != nil {
  return err
 }

 _, err := unix.SysvShmCtl(data.id, unix.IPC_RMID, nil)
 if err != nil {
  return err
 }
 return nil
}

POSIX

POSIX 共享内存一定程度上也是为了弥补上述两种共享内存的不足：

1. SysV 使用了一个黑盒的（不可见的 tmpfs）的唯一 key，这点和基于文件描述符的 Unix IO 模型不符
2. mmap 虽然方便，但是却需要创建一个多进程共享的文件，如果共享的内容无持久化需求，这白白浪费了 IO 资源

POSIX 通过折中的方式进行解决，就是使用挂载于 /dev/shm 目录下的专用 tmpfs 文件系统（不再不可见），而且使用文件描述符，利用 mmap 对内存进行映射（或说 attach）。

golang 官方库提供的 POSIX 共享内存接口，但由于 POSIX 共享内存的实现非常直白，直接在 /dev/shm/ 目录下创建文件，使用 mmap 映射，就可以使 go 程序使用 POSIX 共享内存。