28 IPC
共享内存
key 唯一标识共享内存，可以根据文件系统上的一个文件的 inode 随机生成。共享内存需要指定一个大小 size，共享内存使用完毕通过 shmdt 解除它到虚拟内 存的映射。
信号量
key 唯一标识这个信号量集合。信号量定义两种操作，P 操作和 V 操作。semaphore_p 调用 semop 函数将信号量的值减一，表示申请占用一个资源，当发现当前没有资源的时候，进入等待。semaphore_v 调用 semop 函数将信号量的值加一，表示释放一个资源，释放之后，就允许等待中的其他进程占用这个资源。
# ipcs
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
0x00016988 32768 root 777 516 0
------ Semaphore Arrays --------
key semid owner perms nsems
0x00016989 32768 root 777 1
创建共享内存
- 通过 kvmalloc 在直接映射区分配一个 struct shmid_kernel 结构
- 共享内存需要和文件进行关联
- 通过 ipc_addid 将新创建的 struct shmid_kernel 结构挂到 shm_ids 里面的基数树上，并返回相应的 id，并且将 struct shmid_kernel 挂到当前进程的 sysvshm 队列中
将共享内存映射到虚拟地址空间
- 调用 shmget 创建共享内存。
- 先通过 ipc_findkey 在基数树中查找 key 对应的共享内存对象 shmid_kernel 是否已经被创建过，如果已经被创建，就会被查 询出来，例如 producer 创建过，在 consumer 中就会查询出来。
- 如果共享内存没有被创建过，则调用 shm_ops 的 newseg 方法，创建一个共享内存对象 shmid_kernel。例如，在 producer 中就会新建。
- 在 shmem 文件系统里面创建一个文件，共享内存对象 shmid_kernel 指向这个文件，这个文件用 struct file 表示，我们姑且称它为 file1。
- 调用 shmat，将共享内存映射到虚拟地址空间。
- shm_obtain_object_check 先从基数树里面找到 shmid_kernel 对象。
- 创建用于内存映射到文件的 file 和 shm_file_data，这里的 struct file 我们姑且称为 file2。
- 关联内存区域 vm_area_struct 和用于内存映射到文件的 file，也即 file2，调用 file2 的 mmap 函数。
- file2 的 mmap 函数 shm_mmap，会调用 file1 的 mmap 函数 shmem_mmap，设置 shm_file_data 和 vm_area_struct 的 vm_ops。
- 内存映射完毕之后，其实并没有真的分配物理内存，当访问内存的时候，会触发缺页异常 do_page_fault。
- vm_area_struct 的 vm_ops 的 shm_fault 会调用 shm_file_data 的 vm_ops 的 shmem_fault。
- 在 page cache 中找一个空闲页，或者创建一个空闲页。
信号量的内核机制
- 调用 semget 创建信号量集合。
- ipc_findkey 会在基数树中，根据 key 查找信号量集合 sem_array 对象。如果已经被创建，就会被查询出来。例如 producer 被创建过，在 consumer 中就会查询出来。
- 如果信号 量集合没有被创建过，则调用 sem_ops 的 newary 方法，创建一个信号量集合对象 sem_array。例如，在 producer 中就会新建。
- 调用 semctl(SETALL) 初始化信号量。
- sem_obtain_object_check 先从基数树里面找到 sem_array 对象。
- 根据用户指定的信号量数组，初始化信号量集合，也即初始化 sem_array 对象的 struct sem sems[]成员。
- 调用 semop 操作信号量。
- 创建信号量操作结构 sem_queue，放入队列。
- 创建 undo 结构，放入链表。
