CN110109763A - 一种共享内存管理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共享内存管理方法及装置,所述方法包括,获取共享内存起始地址并设置初始的内存偏移;为共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头在共享内存中分配内存,并更新内存偏移;获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点;新建链表结点并***链表中,在链表结点中存储位置信息和需存储数据。本发明采用hashmap的数据结构模式来管理共享内存,在共享内存中存储哈希结构,通过使用数组元素在内存中连续存储的特性,将存储结构分为两级,第一级为数组,第二级为链表,以此来提升查找结点的效率,使得共享内存可以快速访问,并且做到共享内存的充分利用,解决了目前内存管理效率低的问题。

Description

一种共享内存管理方法及装置
技术领域
本发明涉及存储管理领域,尤其涉及一种共享内存管理方法及装置。
背景技术
共享内存是Linux进程间通信的一种方式,可以使得不同进程对同一块内存进行读写,当***N个进程对同一份***文件配置或其他类型数据进行读写时,本来需要N份内存使用,在使用共享内存后,则只需要使用一份内存就够了,这样可以大大减少***内存资源占用,而且不同进程对共享内存的访问就像访问自己进程内部的内存空间一样,十分高效。
共享内存只是一个大小固定的内存块,申请后共享内存该如何来管理和分配,才能使得数据有规则的存储在共享内存里面,达到共享内存的充分利用且能够十分快速的将数据读取出来,一直是共享内存管理和分配的关键问题点。
目前解决共享内存管理和分配的普遍做法,是将共享内存的存储模式预设为链表模式,每个链表结点会记录当前相对共享内存空间的首地址的地址偏移量及前后结点的偏移量,以此来达到链式存储。该技术可以满足基本的存储及管理的目的,但是其存在一个非常明显的缺点,那就是数据存储完以后,我们再去共享内存中读取某个数据时,效率是十分低下的,因为每读取一条数据都需要去遍历整条链表,才能将数据读取出来,那这对于某些需要快速且非常频繁去读取数据的***来说,性能上会大打折扣。
解决共享内存管理和分配问题,还可以将分配的共享内存等分成小的内存块,然后所有的内存块使用情况用一个比特表记录,通过比对比特表来确定内存该如何分配以及内存使用情况。但其问题在于,内存块难以合适的等分划分,如果划分块太大,会出现内存浪费以及可能出现内存碎片;每次放入数据,都需要比对和搜索比特表,找到合适大小的内存块,这个会浪费时间,消耗软件性能,如果内存块划分还太小,那等于管理的比特表就更大了,消耗的时间会更多。
由此可见,实际生产中缺乏一种可以使得到共享内存中读取数据的效率得到显著提高,并且做到共享内存的充分利用的共享内存管理和分配方法。
发明内容
本发明提供了一种共享内存管理方法及装置,旨在解决目前内存管理效率低的问题。
为实现上述目的,本发明实施例提供了一种共享内存管理方法,包括:
获取共享内存起始地址并设置初始的内存偏移;
为共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头在共享内存中分配内存,并更新内存偏移;
获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点;
新建链表结点并***链表中,在链表结点中存储位置信息和需存储数据。
进一步地,所述初始的内存偏移为0,所述共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头从共享内存起始地址开始分配内存,所述更新内存偏移的大小为哈希结构和空闲链表头占据内存之和。
进一步地,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:
获取需存储数据的标志项,通过哈希函数将需存储数据的标志项转换为哈希值;
根据哈希值在哈希结构中确定对应的链表头结点。
进一步地,所述哈希结构为以数组结构,所述数组下标根据需存储数据的标志项通过哈希函数计算得到,所述数组值为链表头结点。
进一步地,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:
获取需存储数据的标志项,通过哈希函数计算需存储数据对应的数组下标;
根据数组下标在哈希结构中查找对应的数组值,所述数组值为链表头结点。
为实现上述目的,本发明实施例提供了一种共享内存管理装置,包括:
初始设置单元,用于获取共享内存起始地址并设置初始的内存偏移;
初始分配单元,用于为共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头在共享内存中分配内存,并更新内存偏移;
结点确定单元,用于获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点;
数据***单元,用于新建链表结点并***链表中,在链表结点中存储位置信息和需存储数据。
进一步地,所述初始的内存偏移为0,所述共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头从共享内存起始地址开始分配内存,所述更新内存偏移的大小为哈希结构和空闲链表头占据内存之和。
进一步地,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:
标志项获取模块,用于获取需存储数据的标志项,通过哈希函数将需存储数据的标志项转换为哈希值;
链表头结点计算模块,用于根据哈希值在哈希结构中确定对应的链表头结点。
进一步地,所述哈希结构为以数组结构,所述数组下标根据需存储数据的标志项通过哈希函数计算得到,所述数组值为链表头结点。
进一步地,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:
数组下标计算模块,用于获取需存储数据的标志项,通过哈希函数计算需存储数据对应的数组下标;
数组值确定模块,用于根据数组下标在哈希结构中查找对应的数组值,所述数组值为链表头结点。
与现有技术相比,本发明公开的一种共享内存管理方法及装置,采用hashmap的数据结构模式来管理共享内存,在共享内存中存储哈希(hash)结构,通过使用数组元素在内存中连续存储的特性,将存储结构分为两级,第一级为数组,第二级为链表,以此来提升查找结点的效率,使得共享内存可以快速访问。现有技术采用单条链表模式查找每条数据都需要遍历链表,假设原来需要消耗的时间为n,那么本方案采用hashmap查找数据所需要的时间概为数据量越大,那么节省的时间就越多,可以看出使用hashmap后数据读取效率得到显著提高。该方案的实现,使得到共享内存中读取数据的效率得到显著提高,并且做到共享内存的充分利用,解决了目前内存管理效率低的问题。
附图说明
图1是本发明一种共享内存管理方法的流程图;
图2是本发明一种共享内存管理方法的示意图;
图3是本发明一种共享内存管理方法的hashmap横向结构图;
图4是本发明一种共享内存管理装置的结构框图。
具体实施方式
如图1所示,一种共享内存管理方法,包括:获取共享内存起始地址并设置初始的内存偏移;为共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头在共享内存中分配内存,并更新内存偏移;获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点;新建链表结点并***链表中,在链表结点中存储位置信息和需存储数据。
与现有技术相比,本发明公开的一种共享内存管理方法,采用hashmap的数据结构模式来管理共享内存,由于共享内存中存储有哈希结构,通过哈希结构在每***一条数据时,先根据标志项(key)的hash值找到数组对应项,然后找到对应链表,最后才再将数据***进行数据记录,比传统的链表模式,新加了一层hash数组。传统链表模式为单条链表,而hashmap模式为多条链表,现有技术采用单条链表模式查找每条数据都需要遍历链表,假设原来需要消耗的时间为n,那么本方案采用hashmap查找数据所需要的时间概为数据量越大,那么节省的时间就越多,可以看出使用hashmap后数据读取效率得到显著提高。并且,所述位置信息包括当前所处共享内存中的位置(即内存偏移FreeOffSet),及前一个结点和后一个结点的位置(即内存偏移FreeOffSet),通过存储的位置信息可以使得到共享内存中读取数据的效率得到显著提高。
如图2所示,进一步地,所述初始的内存偏移为0,所述共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头从共享内存起始地址开始分配内存,所述更新内存偏移的大小为哈希结构和空闲链表头占据内存之和。本实施例中,设置初始的内存偏移为0,将共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头从共享内存起始地址开始分配内存,使得更新内存偏移的大小为哈希结构和空闲链表头占据内存之和,方便后续内存偏移的确定。
进一步地,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:获取需存储数据的标志项,通过哈希函数将需存储数据的标志项转换为哈希值;根据哈希值在哈希结构中确定对应的链表头结点。本实施例中,链表头结点根据哈希函数得到,hash函数为散列算法,将任意长度的输入变换成固定长度的输出,该输出就是散列值。举例而言,如图3所示,数组下标0.1.2.3.4.5为通过该hash函数转换而成,可以通过修改hash函数,范围自由设定下标范围为[0,5],说明hash算法设置的固定长度为6,因此总共有6条链表,上面方框为初始hash数组,链表头结点存储在数组中,下方为新增链表结点。
进一步地,所述哈希结构为以数组结构,所述数组下标根据需存储数据的标志项通过哈希函数计算得到,所述数组值为链表头结点。本实施例中,所述哈希结构为以数组结构,通过使用数组元素在内存中连续存储的特性,将存储结构分为两级,第一级为数组,第二级为链表,以此来提升查找结点的效率,使得共享内存可以快速访问。具体而言,假设数据为n条,那通过hash函数生成的数组下标范围一般设为并且做到较好的离散度,查找效率会更好,例:1600条数据,理想情况下hash数组范围应该是[0,39],链表条数为40,每条链表40个数据,此时查找效率最优。
进一步地,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:获取需存储数据的标志项,通过哈希函数计算需存储数据对应的数组下标;根据数组下标在哈希结构中查找对应的数组值,所述数组值为链表头结点。本实施例中,使用了hashmap的结构,即每***一条数据,先根据标志项(key)的hash值找到数组对应项,然后找到对应链表,最后才再将数据***进行数据记录,比传统的链表模式,新加了一层hash数组,可以使得到共享内存中读取数据的效率得到显著提高。
本发明一个具体的实施例中,包括以下步骤:
首先向***申请一块大小为TotalSize的共享内存,记录共享内存的起始地址ShmHeadAddress,并将内存偏移FreeOffSet设置为0;
然后为共享内存分配头,hashmap结构以及空闲链表头在共享内存中分配内存,此时内存偏移FreeOffSet大小为hashmap结构加上空闲链表头结点所占内存之和;
每***一条数据,根据该数据的标志项(key)通过hash函数转换成hash值,然后通过hash值找到对应的链表头结点,然后新增一个链表结点,将该结点***到链表中,该链表结点会将数据项记录下来,并且记录当前所处共享内存中的位置(即内存偏移FreeOffSet),及前一个结点和后一个结点的位置(即内存偏移FreeOffSet)。
本实施例中,因为共享内存要通过***调用,且达到共享,因此共享内存无法做到像普通内存一样,频繁申请和释放,所以一般是申请一大块共享内存,然后对整块内存进行有效管理,来达到数据共享及存储的方便。而这也是共享内存使用过程中的难点所在,因为我们申请到共享内存后,只能获取到整块共享内存的首个地址,该地址指向共享内存的第一个字节,如果要访问共享内存中的其他部分,只能通过内存地址偏移来获得,而本方案hashmap结构中保存的指针就是相对于共享内存首地址的地址偏移,而不是***虚拟地址的指针。
如图4所示,本发明实施例提供了一种共享内存管理装置,包括:初始设置单元,用于获取共享内存起始地址并设置初始的内存偏移;初始分配单元,用于为共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头在共享内存中分配内存,并更新内存偏移;结点确定单元,用于获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点;数据***单元,用于新建链表结点并***链表中,在链表结点中存储位置信息和需存储数据。
与现有技术相比,本发明公开的一种共享内存管理方法,采用hashmap的数据结构模式来管理共享内存,由于共享内存中存储有哈希结构,通过哈希结构在每***一条数据时,先根据标志项(key)的hash值找到数组对应项,然后找到对应链表,最后才再将数据***进行数据记录,比传统的链表模式,新加了一层hash数组。传统链表模式为单条链表,而hashmap模式为多条链表,现有技术采用单条链表模式查找每条数据都需要遍历链表,假设原来需要消耗的时间为n,那么本方案采用hashmap查找数据所需要的时间概为数据量越大,那么节省的时间就越多,可以看出使用hashmap后数据读取效率得到显著提高。并且,所述位置信息包括当前所处共享内存中的位置(即内存偏移FreeOffSet),及前一个结点和后一个结点的位置(即内存偏移FreeOffSet),通过存储的位置信息可以使得到共享内存中读取数据的效率得到显著提高。
进一步地,所述初始的内存偏移为0,所述共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头从共享内存起始地址开始分配内存,所述更新内存偏移的大小为哈希结构和空闲链表头占据内存之和。本实施例中,设置初始的内存偏移为0,将共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头从共享内存起始地址开始分配内存,使得更新内存偏移的大小为哈希结构和空闲链表头占据内存之和,方便后续内存偏移的确定。
进一步地,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:标志项获取模块,用于获取需存储数据的标志项,通过哈希函数将需存储数据的标志项转换为哈希值;链表头结点计算模块,用于根据哈希值在哈希结构中确定对应的链表头结点。本实施例中,链表头结点根据哈希函数得到,hash函数为散列算法,将任意长度的输入变换成固定长度的输出,该输出就是散列值。
进一步地,所述哈希结构为以数组结构,所述数组下标根据需存储数据的标志项通过哈希函数计算得到,所述数组值为链表头结点。本实施例中,所述哈希结构为以数组结构,通过使用数组元素在内存中连续存储的特性,将存储结构分为两级,第一级为数组,第二级为链表,以此来提升查找结点的效率,使得共享内存可以快速访问。具体而言,假设数据为n条,那通过hash函数生成的数组下标范围一般设为并且做到较好的离散度,查找效率会更好,例:1600条数据,理想情况下hash数组范围应该是[0,39],链表条数为40,每条链表40个数据,此时查找效率最优。
进一步地,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:数组下标计算模块,用于获取需存储数据的标志项,通过哈希函数计算需存储数据对应的数组下标;数组值确定模块,用于根据数组下标在哈希结构中查找对应的数组值,所述数组值为链表头结点。本实施例中,使用了hashmap的结构,即每***一条数据,先根据标志项(key)的hash值找到数组对应项,然后找到对应链表,最后才再将数据***进行数据记录,比传统的链表模式,新加了一层hash数组,可以使得到共享内存中读取数据的效率得到显著提高。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种共享内存管理方法,其特征在于,包括:
获取共享内存起始地址并设置初始的内存偏移;
为共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头在共享内存中分配内存,并更新内存偏移;
获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点;
新建链表结点并***链表中,在链表结点中存储位置信息和需存储数据。
2.根据权利要求1所述的一种共享内存管理方法,其特征在于,所述初始的内存偏移为0,所述共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头从共享内存起始地址开始分配内存,所述更新内存偏移的大小为哈希结构和空闲链表头占据内存之和。
3.根据权利要求1或2所述的一种共享内存管理方法,其特征在于,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:
获取需存储数据的标志项,通过哈希函数将需存储数据的标志项转换为哈希值;
根据哈希值在哈希结构中确定对应的链表头结点。
4.根据权利要求1或2所述的一种共享内存管理方法,其特征在于,所述哈希结构为以数组结构,所述数组下标根据需存储数据的标志项通过哈希函数计算得到,所述数组值为链表头结点。
5.根据权利要求4所述的一种共享内存管理方法,其特征在于,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:
获取需存储数据的标志项,通过哈希函数计算需存储数据对应的数组下标;
根据数组下标在哈希结构中查找对应的数组值,所述数组值为链表头结点。
6.一种共享内存管理装置,其特征在于,包括:
初始设置单元,用于获取共享内存起始地址并设置初始的内存偏移;
初始分配单元,用于为共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头在共享内存中分配内存,并更新内存偏移;
结点确定单元,用于获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点;
数据***单元,用于新建链表结点并***链表中,在链表结点中存储位置信息和需存储数据。
7.根据权利要求6所述的一种共享内存管理装置,其特征在于,所述初始的内存偏移为0,所述共享内存分配头、哈希结构和空闲链表头从共享内存起始地址开始分配内存,所述更新内存偏移的大小为哈希结构和空闲链表头占据内存之和。
8.根据权利要求6或7所述的一种共享内存管理方法,其特征在于,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:
标志项获取模块,用于获取需存储数据的标志项,通过哈希函数将需存储数据的标志项转换为哈希值;
链表头结点计算模块,用于根据哈希值在哈希结构中确定对应的链表头结点。
9.根据权利要求6或7所述的一种共享内存管理方法,其特征在于,所述哈希结构为以数组结构,所述数组下标根据需存储数据的标志项通过哈希函数计算得到,所述数组值为链表头结点。
10.根据权利要求9所述的一种共享内存管理方法,其特征在于,所述获取需存储数据的标志项,根据需存储数据的标志项确定链表头结点,包括:
数组下标计算模块,用于获取需存储数据的标志项,通过哈希函数计算需存储数据对应的数组下标;
数组值确定模块,用于根据数组下标在哈希结构中查找对应的数组值,所述数组值为链表头结点。
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