Clase 7: Memoria Compartida (Shared Memory)

MEMORIA COMPARTIDA
Los procesos pueden comunicarse directamente entre sí compartiendo parte de
su espacio de direcciones virtuales en la cual pueden escribir y leer datos,
pasándose información de uno a otro de esta manera.
La función shmget() es una llamada de sistema que crea una nueva
región de memoria compartida o regresa una región ya existente. La llamada
shmat() anexa de forma lógica una región de memoria compartida al espacio de
direcciones virutales de un proceso. La llamada shmdt() desasocia una región de
memoria compartida del espacio de direcciones virtuales de un proceso. La
función shmctl() manipula varios parámetros asociados con la memoria
compartida. Los procesos pueden escribir o leer datos en memoria compartida
de la misma manera que lo hacen en memoria normal. Una vez que una región
de memoria compartida es anexada, ésta se vuelve parte del espacio de
direcciones virtuales del proceso.
shmget()
La sintaxis de la llamada de sistema shmget() es la siguiente:
shmid = shmget(llave, tamaño, bandera);
donde el tamaño especifica el número de bytes en la región. El kernel del
sistema operativo busca la llave en la tabla de memoria compartida: si no la
encuentra y la bandera es IPC_CREAT, se crea una nueva región y regresa un
identificador de tipo entero; si la encuentra, regresa el identificador
correspondiente a la región de memoria.
shmat()
Un proceso anexa una región de memoria compartida a su espacio de
direcciones virtuales con la llamada de sistema shmat().
virtaddr = shmat(id, addr, banderas);
id es el identificador de región de memoria regresado por una llamada anterior a
shmget(), addr es la dirección virtual en donde el usuario desea anexar la región
de memoria compartida, y banderas especifica las características de la región de
memoria. Al ejecutar shmat(), el kernel verifica que el proceso tenga los
permisos necesarios para acceder a la región. Examina la dirección provista por
el usuario: si es 0, el kernel determina una dirección virtual conveniente. La
memoria compartida no debe traslaparse con las regiones del espacio de
direcciones virtuales. El valor virtaddr regresado por esta llamada es la dirección
en la que el kernel anexó la memoria compartida, no necesariamente la
dirección addr especificada por el usuario. virtaddr es un apuntador genérico (a
ningún tipo de dato en especial, implementado en C comúnmente como un
apuntador de tipo char), es decir:
char *virtaddr;
Para desasociar la región de memoria virtual del espacio de direcciones
virtuales, se utiliza la llamada shmdt() como sigue:
shmdt(virtaddr)
shmctl()
Un proceso usa la llamada de sistema shmclt() para solicitar el estatus y para
ejercer una acción o establecer un parámetro para la memoria compartida. La
sintaxis es:
shmctl(id, cmd, shmstatbuf);
id es el identificador de la región de memoria, cmd especifica el tipo de
operación a realizar sobre la región de memoria compartida y shmstatbuf es la
dirección de la estructura de usuario que contiene el estatus de la región de
memoria al usar shmctl().
El siguiente programa crea una región de memoria compartida de 128 KB y la
anexa dos veces en direcciones diferentes a su espacio de direcciones virtuales.
Usando como referencia la primera dirección, addr1, el programa escribe datos
en la memoria compartida. Usando la dirección addr2 accede a la región
compartida para leer los datos escritos anteriormente. En el segundo programa,
se tiene otro proceso que anexa la misma región de memoria compartida,
aunque solamente 64 KB, lo cual es válido. Este segundo proceso espera a que
el primero escriba un valor distinto a cero en la primera palabra, y entonces lee
los datos almacenados en la memoria compartida. El primer proceso,
correspondiente al primer programa, hace una pausa en espera a que el
segundo proceso complete su operación. Cuando el primer proceso recibe una
señal, remueve la región de memoria compartida.
NOTA:
La llamada de sistema signal(i, fcn) ejecuta la función de usuario especificada
con la dirección fcn cuando se recibe la señal i. En el ejemplo, cuando una señal
de entre 0 y 19 se recibe, se procede a eliminar la región de memoria
compartida.
Para correr dos procesos simultáneamente, se pueden correr los procesos en
ventanas separadas, o uno de los procesos se puede ejecutar en el fondo
anexando como postfijo el carácter & al nombre del proceso al ejecutarlo con un
espacio intermedio. El otro proceso se ejecuta normalmente