android匿名共享内存Ashmem（c库接口）

Ashmem

Android系统的匿名共享内存Ashmem驱动程序利用了Linux的共享内存子系统导出的接口来实现。

在Android系统中，匿名共享内存也是进程间通信方式的一种。

相比于malloc和anonymous/named mmap等传统的内存分配机制，Ashmem的优势是通过内核驱动提供了辅助内核的内存回收算法机制(pin/unpin)。

内存回收算法机制就是当你使用Ashmem分配了一块内存，但是其中某些部分却不会被使用时，那么就可以将这块内存unpin掉。

unpin后，内核可以将它对应的物理页面回收，以作他用。你也不用担心进程无法对unpin掉的内存进行再次访问，因为回收后的内存还可以再次被获得(通过缺页handler)，因为unpin操作并不会改变已经 mmap的地址空间。

android匿名共享内存接口

源码是最好的老师，废话不多说，直接看代码。

源码路径：system/core/libcutils/ashmem-dev.c

android源码中，ashmem的实现：
打开共享内存：

/*
 * ashmem_create_region - creates a new ashmem region and returns the file
 * descriptor, or <0 on error
 *
 * `name' is an optional label to give the region (visible in /proc/pid/maps)
 * `size' is the size of the region, in page-aligned bytes
 */

int ashmem_create_region(const char *name, size_t size)
{
    int ret, save_errno;
    
    int fd = __ashmem_open();
    if (fd < 0) {
        return fd;
    }
    
    if (name) {
        char buf[ASHMEM_NAME_LEN] = {0};
        
        strlcpy(buf, name, sizeof(buf));
        ret = TEMP_FAILURE_RETRY(ioctl(fd, ASHMEM_SET_NAME, buf));
        if (ret < 0) {
            goto error;
        }
    }
    
    ret = TEMP_FAILURE_RETRY(ioctl(fd, ASHMEM_SET_SIZE, size));
    if (ret < 0) {
        goto error;
    }
    
    return fd;

error:
    save_errno = errno;
    close(fd);
    errno = save_errno;
    return ret;
}

在函数中调用驱动接口：

__ashmem_open

__ashmem_open函数的实现如下：

/* logistics of getting file descriptor for ashmem */
static int __ashmem_open_locked()
{
    int ret;
    struct stat st;

    int fd = TEMP_FAILURE_RETRY(open(ASHMEM_DEVICE, O_RDWR));
    if (fd < 0) {
        return fd;
    }

    ret = TEMP_FAILURE_RETRY(fstat(fd, &st));
    if (ret < 0) {
        int save_errno = errno;
        close(fd);
        errno = save_errno;
        return ret;
    }
    if (!S_ISCHR(st.st_mode) || !st.st_rdev) {
        close(fd);
        errno = ENOTTY;
        return -1;
    }

    __ashmem_rdev = st.st_rdev;
    return fd;
}

static int __ashmem_open()
{
    int fd;

    pthread_mutex_lock(&__ashmem_lock);
    fd = __ashmem_open_locked();
    pthread_mutex_unlock(&__ashmem_lock);

    return fd;
}

可见函数最后是通过open去操作ashmem驱动文件。
返回为一个文件描述符。

int ashmem_valid(int fd) 
{
    return __ashmem_is_ashmem(fd, 0) >= 0;
}

除此之外，源码中还提供了几个接口函数：

１. 锁定匿名共享内存块

int ashmem_pin_region(int fd, size_t offset, size_t len)
{
    struct ashmem_pin pin = { offset, len };

    int ret = __ashmem_is_ashmem(fd, 1);
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    return TEMP_FAILURE_RETRY(ioctl(fd, ASHMEM_PIN, &pin));
}

2. 解锁匿名共享内存块

int ashmem_unpin_region(int fd, size_t offset, size_t len)
{
    struct ashmem_pin pin = { offset, len };

    int ret = __ashmem_is_ashmem(fd, 1);
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    return TEMP_FAILURE_RETRY(ioctl(fd, ASHMEM_UNPIN, &pin));
}

３. 获取大小

int ashmem_get_size_region(int fd)
{
    int ret = __ashmem_is_ashmem(fd, 1);
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    return TEMP_FAILURE_RETRY(ioctl(fd, ASHMEM_GET_SIZE, NULL));
}

因为是文件描述符，所以关闭直接采用close.

close(fd)

使用例子

创建共享内存

fd = ashmem_create_region(NULL,length);
if(fd < 0)
    printf("Creating code cache, ashmem_create_region error.");

将共享内存映射到用户空间

data = (char *)mmap(NULL, data.length, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); 
if(data != MAP_FAILED){
    printf("mmap sharemem success....");
    memcpy(data.data,gucDotBuffer,length);
}else{
    printf("mmap sharemem failed....'%s'",strerror(errno));
}

关闭映射并关闭共享内存文件

munmap(data,length);
close(fd);