使用 Windows 共享内存共享小数据答案

【问题标题】：Sharing small data using Windows shared memory使用 Windows 共享内存共享小数据
【发布时间】：2013-09-01 07:23:11
【问题描述】：

我正在寻找有关在 Windows 上的共享内存段中存储少量数据（只有几个字节）的建议和建议。

现在，每当我们映射共享内存时，我们都会将映射大小四舍五入到最接近的 4KB，因此我们得到了多个映射的页面。

mem_size = ((mem_size + 4095) / 4096) * 4096;

但是，我想映射足够的内存以在进程之间共享一个命名整数。或者更具体地说，进程之间有许多不同名称的整数。我正在查看大约一千个整数，它们都具有不同的名称，并且每个都由一个或多个进程映射。

我不想将 4 个字节四舍五入到 4KB，因为这将是巨大的浪费。在创建了大约一千页之后，当我只需要一个时，我会使用大约一千页。

但我担心为仅 4 个字节创建命名内存段的开销。操作系统是否足够“合理”以尝试在可能的情况下将不同的映射安装到同一页面上？（没有保证，我知道）。还是会很快爆发？

我曾考虑映射一大块内存，但仍需要按名称引用各个整数。在共享内存中维护哈希表似乎只是在复制操作系统的工作。

是否有替代CreateFileMapping/OpenFileMapping 和MapViewOfFile 技术的替代方案更适合在进程之间共享非常少量的数据？还是我什么都不担心？

【问题讨论】：

你在说多少个整数（大约）？
@JonathanPotter 粗略估计大约有 1000 个，所有名称都不同。每一个都将由一个或多个进程映射。
如果您不想复制/实现自己的哈希系统，我所能想到的就是使用GlobalAddAtom() 为每个名称获取一个原子，将一个数据块维护为atom->indices 和另一个数据块来存储实际数据。这并不理想，因为它需要对原子映射进行线性搜索才能将原子转换为索引。
我刚刚想到的另一个想法是创建一个使用SetProp()/GetProp() 维护整数的单例窗口。我不确定GetProp() 是否可以跨进程工作，但如果可以，您可以通过查找窗口句柄并调用GetProp() 直接读取整数。如果它不能跨进程工作，您仍然可以通过向窗口发送消息并让它返回GetProp() 调用的结果来执行此操作。唯一的缺点是性能，因为这肯定比直接访问共享内存要慢。
实际上，如果您通过SendMessage() 进行操作，那么您甚至不需要使用窗口属性——您可以使用std::map。

标签： c++ c winapi ipc shared-memory

【解决方案1】：

您可以在 8K 中做到这一点。第一个 4k 块是整数名称及其在第二个 4k 块中的偏移量的二进制表（或哈希表）。添加新名称时，您需要进行序列化，并在检索名称/偏移量时，阻止该序列化。

在进程检索到其名称/偏移量后，它可以直接进入第二个块并避免任何序列化！这将是一个占用超过 90%（可能）时间的逻辑路径。因此，您的代码应该以最小的开销非常高效地运行。

第二个 4k 块将容纳 1,000 个ints（无论如何在 Windows 中！）。每个整数不会影响其他整数，因此这种设计是“线程安全的”。但是，如果进程做了很多更新到这个公共文件的操作（其中很多是每个进程大约每 1 毫秒更新一次，因此两个进程总是争用写入文件），并且必须序列化整个文件（而不是隐含的，因为没有两个进程共享相同的整数名称）在就地更新时，您最终可能会遇到瓶颈。

以下链接：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa366801%28v=vs.85%29.aspx 描述了如何更新共享内存。如果每个进程都有自己的整数“槽”，那么就不应该有任何争用。

我不认为名称树或哈希表会复制操作系统。

最后，这似乎是一个中等技能的项目，应该相对容易维护！

【讨论】：

只要没有两个名称的哈希值相同。
@JonathanPotter，不是真的。哈希表将名称放入存储桶或列表指针的头部，然后按顺序搜索精确匹配。哈希表的要点是有一个 O(k) 哈希，然后对一个序列列表进行第二次 O(n/nr_bins) 搜索，该序列列表是 n 的一小部分。
我知道哈希表是什么，但是您所描述的听起来不像是使用存储桶，而是依赖于名称和表中索引之间的直接 1:1 关系。我不确定你是否可以在 4Kb 中完成，但如果可以的话 - 太好了 :)
@JonathanPotter，即使哈希表必须超过两页（8k）并且整数在一页中，那仍然只有 12k，或者如果超过 1,000 个整数，甚至可以说（16k）。足够小，不会影响系统性能。
我已经使用了这个想法，以及 Jonathan Potter 使用全局 ATOM 表的想法。这样，我可以使用提供的解决方案作为哈希表。共享整数数组的索引只是(Atom - MAXINTATOM)。

【解决方案2】：

x86 处理器上的共享内存段不能小于 4096 字节。共享内存由处理器上的 mmu 处理，它将所有内容组织在 4096 字节的大页面中。

【讨论】：