공유 메모리

3. 소프트웨어에서의 공유 메모리

컴퓨터 소프트웨어에서 '''공유 메모리'''는 다음 두 가지 중 하나를 의미한다.

• 프로세스 간 통신(IPC) 기술: 동시에 실행되는 프로그램 간에 데이터를 교환하는 방법이다. 하나의 프로세스가 메모리 상에 다른 프로세스도 접근할 수 있는 영역을 생성한다.
• 메모리 공간 절약 방법: 가상 메모리 매핑을 사용하거나 프로그램의 명시적 지원을 통해, 데이터 복사본을 줄여 메모리 공간을 절약한다. 주로 공유 라이브러리나 제자리 실행(XIP)에서 사용된다.

3. 1. 프로세스 간 통신 (IPC)

• 통신하는 프로세스가 동일한 컴퓨터에서 실행되어야 한다. (다른 IPC 방법 중 컴퓨터 네트워크를 사용할 수 있는 것은 인터넷 도메인 소켓뿐이다.)
• 메모리를 공유하는 프로세스가 별도의 CPU에서 실행되고 기본 아키텍처가 캐시 일관성이 없는 경우 문제를 피하도록 주의해야 한다.

• 유닉스 시스템의 애플리케이션과 X 서버 간 이미지 전송
• Windows의 구성 요소 개체 모델 라이브러리에서 `CoMarshalInterThreadInterfaceInStream`에서 반환된 `IStream` 객체 내부
• Oracle 등의 데이터베이스 (Unix 버전 Oracle에서는 SGA라고 불리는 공유 메모리 공간에 데이터베이스 버퍼 캐시가 위치하여 여러 프로세스에서 접근하게 하여 성능 향상을 도모한다.)

3. 2. 메모리 공간 절약

3. 3. 공유 메모리 사용의 장단점

4. 운영체제별 공유 메모리 지원

마이크로소프트 윈도우에서는 `CreateFileMapping` 및 `MapViewOfFile` 함수를 사용하여 여러 프로세스에서 파일의 영역을 메모리에 매핑할 수 있다.^[8]

Win32 API의 `CreateFileMapping()` 함수를 사용하여 공유 메모리(메모리 맵 파일)를 생성할 수 있다.^[17] 클라이언트 측 프로세스는 `OpenFileMapping()` 함수를 사용하여 호스트 측 프로세스에서 생성된 공유 메모리의 핸들을 얻을 수 있으며, `MapViewOfFile()` 함수를 사용하여 공유 메모리를 각 프로세스의 주소 공간에 매핑할 수 있다.

Windows API에는 `CreateSharedMemory()`^[18][19] 등 "-SharedMemory"라는 이름을 가진 함수가 있지만, 이는 보안 관련 API이며 메모리 공유를 위한 API는 아니다.

4. 1. 유닉스 계열 시스템

4. 2. 윈도우

5. 프로그래밍 언어별 공유 메모리 지원

C/C++의 경우, POSIX API를 사용하여 공유 메모리 영역을 생성하고 접근할 수 있다. 또한, 부스트(Boost)의 Boost.Interprocess 라이브러리^[9]나 Qt의 QSharedMemory 클래스^[10], POCO C++ Libraries의 Poco::SharedMemory^[21]와 같이 공유 메모리 기능에 대한 이식 가능하고 객체 지향적인 접근을 제공하는 라이브러리도 있다.

PHP는 POSIX 함수와 유사하게 공유 메모리를 생성하는 API를 제공한다.^[11][22]

.NET Framework에서는 버전 4부터 `System.IO.MemoryMappedFiles.MemoryMappedFile` 클래스^[23]를 통해 공유 메모리 기능을 사용할 수 있다. .NET Core나 Xamarin (Mono)을 사용하면 Windows 이외의 플랫폼에서도 이 기능을 활용할 수 있다.

참조

_[1] 서적 Advanced Computer Architecture and Parallel Processing Wiley-Interscience
_[2] 논문 Sharing and Protection in a Single Address Space Operating System https://homes.cs.was[...]
_[3] 웹사이트 Documentation of shm_open http://www.opengroup[...]
_[4] 서적 Unix systems programming: communication, concurrency, and threads https://archive.org/[...] Prentice Hall PTR 2011-05-13
_[5] 웹사이트 Shared memory facility http://www.opengroup[...]
_[6] 웹사이트 Android Kernel Features https://elinux.org/A[...] 2022-12-12
_[7] 웹사이트 tmpfs.txt https://www.kernel.o[...] 2010-03-16
_[8] 웹사이트 Creating Named Shared Memory http://msdn.microsof[...]
_[9] 웹사이트 Boost.Interprocess C++ Library http://www.boost.org[...]
_[10] 웹사이트 QSharedMemory Class Reference http://doc.qt.io/arc[...]
_[11] 웹사이트 Shared Memory Functions in PHP-API http://www.php.net/m[...]
_[12] 웹사이트 CUDAプログラミングの基本 / パート II - カーネル | NVIDIA https://http.downloa[...]
_[13] 웹사이트 Documentation of shm_open http://www.opengroup[...]
_[14] 서적 UNIX systems programming: communication, concurrency, and threads https://books.google[...] Prentice Hall PTR 2011-05-13
_[15] 웹사이트 Shared memory facility http://www.opengroup[...]
_[16] 서적 UNIX Network Programming, Volume 2, Second Edition: Interprocess Communications. Prentice Hall PTR
_[17] 웹사이트 Creating Named Shared Memory - Windows applications | Microsoft Docs https://docs.microso[...]
_[18] 웹사이트 CreateSharedMemory function (Windows) https://web.archive.[...]
_[19] 웹사이트 LSA_CREATE_SHARED_MEMORY (ntsecpkg.h) - Win32 apps | Microsoft Learn https://learn.micros[...]
_[20] 웹사이트 Chapter 16. Boost.Interprocess - 1.80.0 https://www.boost.or[...]
_[21] 웹사이트 QSharedMemory Class Reference http://qt-project.or[...]
_[22] 웹사이트 PHP 共有メモリ関数 http://www.php.net/m[...]
_[23] 웹사이트 MemoryMappedFile Class (System.IO.MemoryMappedFiles) | Microsoft Docs https://docs.microso[...]
_[24] 서적 Advanced Computer Architecture and Parallel Processing https://archive.org/[...] Wiley-Interscience