1 有一个全局的结构体数据，每次需要一块共享的内存时(shmget)，从里面取一个结构体，记录相关的信息。

struct shmid_ds {

// 权限相关

struct ipc_perm shm_perm;/* operation perms */

// 共享内存的大小

intshm_segsz;/* size of segment (bytes) */

time_tshm_atime;/* last attach time */

time_tshm_dtime;/* last detach time */

time_tshm_ctime;/* last change time */

// 创建该结构体的进程

unsigned shortshm_cpid;/* pid of creator */

unsigned shortshm_lpid;/* pid of last operator */

// 当前使用该共享内存的进程数

shortshm_nattch;/* no. of current attaches */

/* the following are private */

// 共享内存的页数

unsigned short shm_npages;/* size of segment (pages) */

// 指向共享的物理内存的指针

unsigned long *shm_pages;/* array of ptrs to frames -> SHMMAX */

// 使用该共享内存的进程信息

struct vm_area_struct *attaches; /* descriptors for attaches */

}

2 调用shmat的时候传入shmget返回的id。shmat根据id找到对应的shmid_ds 结构体。新建一个vm_area_struct结构体。开始地址和结束地址根据shmid_ds 中的信息计算，也就是用户申请的大小。接着把vm_area_struct插入进程中管理vm_area_struct的avl树。并且把一些上下文信息保存到页表项。缺页中断的时候在shm_swap_in里使用。

shm_sgn = shmd->vm_pte + ((shmd->vm_offset >> PAGE_SHIFT) << SHM_IDX_SHIFT);

for (tmp = shmd->vm_start; tmp < shmd->vm_end; tmp += PAGE_SIZE,

shm_sgn += (1 << SHM_IDX_SHIFT)) {

page_dir = pgd_offset(shmd->vm_task,tmp);

page_middle = pmd_alloc(page_dir,tmp);

if (!page_middle)

return -ENOMEM;

page_table = pte_alloc(page_middle,tmp);

if (!page_table)

return -ENOMEM;

pte_val(*page_table) = shm_sgn;

}

3 进程访问共享内存范围中的地址时，触发缺页中断。

void do_no_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long address,

int write_access)

{

pte_t * page_table;

pte_t entry;

unsigned long page;

// 在进程页表里获取address对应的页表项地址

page_table = get_empty_pgtable(vma->vm_task,address);

// 分配失败则返回

if (!page_table)

return;

entry = *page_table;

// 已经建立了虚拟地址到物理地址的映射，返回

if (pte_present(entry))

return;

// 还没有建立映射

if (!pte_none(entry)) {

do_swap_page(vma, address, page_table, entry, write_access);

return;

}

......

}

在缺页中断中调用do_swap_page。

static inline void do_swap_page(struct vm_area_struct * vma, unsigned long address,

pte_t * page_table, pte_t entry, int write_access)

{

pte_t page;

if (!vma->vm_ops || !vma->vm_ops->swapin) {

swap_in(vma, page_table, pte_val(entry), write_access);

return;

}

page = vma->vm_ops->swapin(vma, address - vma->vm_start + vma->vm_offset, pte_val(entry));

if (pte_val(*page_table) != pte_val(entry)) {

free_page(pte_page(page));

return;

}

if (mem_map[MAP_NR(pte_page(page))] > 1 && !(vma->vm_flags & VM_SHARED))

page = pte_wrprotect(page);

++vma->vm_task->mm->rss;

++vma->vm_task->mm->maj_flt;

// 写入物理地址

*page_table = page;

return;

}

其中vma->vm_ops->swapin对应shm.c的shm_swap_in

pte_val(pte) = shp->shm_pages[idx];

// 还没有分配物理内存

if (!pte_present(pte)) {

// 分配物理内存

unsigned long page = get_free_page(GFP_KERNEL);

...

// 记录物理地址

shp->shm_pages[idx] = pte_val(pte);

}

mem_map[MAP_NR(pte_page(pte))]++;

return pte_modify(pte, shmd->vm_page_prot);

如果还没分配物理地址则分配，否则直接范围已经分配的地址。do_swap_page函数的最后一句会把物理地址写入进程的页表项。下次就不会缺页中断了。

同理，其他进程共享该块内存的时候，如果访问范围内的地址，处理过程是类似的。进程访问某一个地址，发生缺页中断，然后进入do_swap_page函数处理，再到shm_swap_in。发现这时候共享内存已经映射了物理地址。最后改写自己的页表项。因为各个进程都对应同一块内存，所以操作的时候会互相感知，实现通信。