1.概述
共享內存可以說是最有用的進程間通信方式.兩個不同的進程共享內存的意思是:同一塊物理內存被映射到兩個進程的各自的進程地址空間.一個進程可以及時看到另一個進程對共享內存的更新,反之亦然.采用共享內存通信的一個顯而易見的好處效率高,因為進程可以直接讀寫內存,而不需要任何數據的復制.對于向管道和消息隊列等通信等方式,則需要在內核和用戶空間進行四次的數據復制,而共享內存則只需要兩次數據復制:一次從輸入文件到共享內存區,另一個從共享內存區到輸出文件.實際上,進程之間在共享內存時,并不總是讀寫少量數據后就解除映射,有新的通信時,再重新建立共享內存區域.而是保持共享區域,知道通信完畢為止,這樣,數據內容就一直保存在共享內存中,并沒有寫回文件.共享內存中的內容往往是在解除映射時才寫回文件的.因此,采用共享內存的通信方式效率非常高.
mmap系統調用是的是的進程間通過映射同一個普通文件實現共享內存.普通文件被映射到進程地址空間后,進程可以向像訪問普通內存一樣對文件進行訪問,不必再調用read,write等操作.與mmap系統調用配合使用的系統調用還有munmap,msync等. 實際上,mmap系統調用并不是完全為了用于共享內存而設計的.它本身提供了不同于一般對普通文件的訪問方式,是進程可以像讀寫內存一樣對普通文件操作.而Posix或System V的共享內存則是純粹用于共享內存的,當然mmap實現共享內存也是主要應用之一.
2. python mmap模塊詳解
在python中，mmap.mmap()的函數實現在windows和linux上是不一樣的，但實現api接口函數很相似，下面以mmap的windows實現為例說明：
mmap.mmap(fileno, length[, tagname[, access[, offset]]])
fileno：the file handle fileno， 文件描述符
length：共享內存的大小
tagname: 共享內存區域的名字，可以理解為id
access:
ACCESS_READ: 只能讀，如果執行寫操作，raises a TypeError exception
ACCESS_WRITE: 可讀可寫
ACCESS_COPY: 可讀可寫，但不更新到文件中去
函數列表
mmap.close() 斷開映射關系
mmap.find(string[, start[, end]])：返回第一個string的索引，否則返回-1
mmap.move(dest, src, count)： 移動count大小的內容從src到dest
mmap.read(num): 根據文件指針的位置兌取num個字節的內容，更新文件指針的位置
mmap.read_byte()：讀取當前字符，更新文件指針位置
mmap.readline()：Returns a single line, starting at the current file position and up to the next newline.從當前位置到下一行位置的所有內容
mmap.resize(newsize)：Resizes the map and the underlying file，改變映射內存與文件大小
mmap.rfind(string[, start[, end]])： 返回最后一個string的索引
mmap.seek(pos[, whence])： 設置文件指針的位置
mmap.size()： 返回共享內存的大小
mmap.tell()：返回當前指針的位置
mmap.write(string)：從當前指針位置開始寫入string
mmap.write_byte(byte): Write the single-character string byte into memory at the current position of the file pointer; the file position is advanced by 1.
3.基于mmap和json實現內存共享
ObjectMmap繼承自mmap，結合json實現python obj的共享
jsonwrite(obj): 將可json序列化的obj對象寫入共享內存
jsonread_master()：主進程獲取內存內容
jsonread_follower(): 從進程獲取內存內容
自定義的jsonmmap模塊：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import mmap
import json
class ObjectMmap(mmap.mmap):
def __init__(self, fileno=-1, length=1024, access=mmap.ACCESS_WRITE, tagname='share_mmap'):
super(ObjectMmap, self).__init__(self, fileno, length, access=access, tagname=tagname)
self.length = length
self.access = access
self.tagname = tagname
def jsonwrite(self, obj):
try:
self.obj = obj
obj_str = json.dumps(obj)
obj_len = len(obj_str)
content = str(obj_len) + ":" + obj_str
self.write(content)
self.contentbegin = len(str(obj_len)) + 1
self.contentend = self.tell()
self.contentlength = self.contentend - self.contentbegin
return True
except Exception, e:
return False
def jsonread_master(self):
try:
self.seek(self.contentbegin)
content = self.read(self.contentlength)
obj = json.loads(content)
self.obj = obj
return obj
except Exception, e:
if self.obj:
return self.obj
else:
return None
def jsonread_follower(self):
try:
index = self.find(":")
if index != -1:
head = self.read(index + 1)
contentlength = int(head[:-1])
content = self.read(contentlength)
obj = json.loads(content)
self.obj = obj
return obj
else:
return None
except Exception, e:
if self.obj:
return self.obj
else:
return None
4.舉例
主進程：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import mmap
from jsonmmap import ObjectMmap
import random
def main():
mm = ObjectMmap(-1, 1024*1024, access=mmap.ACCESS_WRITE, tagname='share_mmap')
while True:
length = random.randint(1, 100)
p = range(length)
mm.jsonwrite(p)
print '*' * 30
print mm.jsonread_master()
if __name__ == '__main__':
main()
從進程：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import mmap
from jsonmmap import ObjectMmap
import time
def main():
mm = ObjectMmap(-1, 1024*1024, access=mmap.ACCESS_READ, tagname='share_mmap')
while True:
print '*' * 30
print mm.jsonread_follower()
if __name__ == '__main__':
main()
5.應用場景
主進程+多個從進程，主進程負責管理多個從進程，主從進程共享一個可序列化json對象，譬如說共享配置； 主進程才具備權限去修改配置，從進程僅僅具備訪問權限。
import mmap
mmap_file = None
##從內存中讀取信息，def read_mmap_info():
global mmap_file
mmap_file.seek(0)
##把二進制轉換為字符串 info_str=mmap_file.read().translate(None, b'\x00').decode()
print(info_str)##如果內存中沒有對應信息，則向內存中寫信息以供下次調用使用def get_mmap_info():
global mmap_file
##第二個參數1024是設定的內存大小，單位：字節。如果內容較多，可以調大一點 mmap_file = mmap.mmap(-1, 1024, access = mmap.ACCESS_WRITE, tagname = 'share_mmap')
##讀取有效比特數，不包括空比特 cnt=mmap_file.read_byte()
if cnt==0:
print("Load data to memory")
mmap_file = mmap.mmap(0, 1024, access = mmap.ACCESS_WRITE, tagname = 'share_mmap')
mmap_file.write(b"This is the test data")
else :
print("The data is in memory")
read_mmap_info()
##修改內存塊中的數據def reset_mmp_info:
global mmap_file
mmap_file.seek(0)
mmap_file.write(b'\x00')
mmap_file.write(b"Load data to memory agine")
if __name__=="__main__":
get_mmap_info()
說明：如果是使用python自帶的IDE，請重新打開一次此文件運行測試數據裝載到內存后的結果
簡單進程通信案例
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#writer
import win32event as w32e
import mmapfile as mmf
#hEvent = w32e.OpenEvent(w32e.EVENT_ALL_ACCESS , 0 , "KaiMemEvent") #"Global\\JmdebuggerEvent"
pyMm = mmf.mmapfile(None , "KaiMem" ,1024)
hEvent = 1
if hEvent != None and pyMm != None:
#w32e.SetEvent(hEvent)
pyMm.write("hello world again!");
#############################################################
#reader
import win32event as w32e
import win32api as wapi
import mmapfile as mmf
#hEvent = w32e.CreateEvent(w32e.EVENT_ALL_ACCESS , 0 , 0 , "KaiMemEvent") #
#system_info=wapi.GetSystemInfo()
#page_size=system_info[1]
pyMm = mmf.mmapfile(None , "KaiMem" ,1024 )
hEvent = 1
if hEvent != None and pyMm != None :
#w32e.WaitForSingleObject(hEvent , -1)
buf = pyMm.read(22)
print buf
#wapi.CloseHandle(hEvent)
pyMm.close()
