ShmRegistry 表层:承 071 的模子,固定 16 槽 + index-as-handle

承 071 的「传输/应用不混」分层铁律,shm 也劈两层。先看纯逻辑层 ShmRegistry(kernel/ipc/shm.{hpp,cpp})。

它是一张固定大小的内存表:kShmRegistryMax = 16 个槽(shm.hpp:67),每槽一个 ShmSegment(shm.hpp:99-110):

cpp

struct ShmSegment {
    bool     used{false};
    int      key{0};                     // IPC_PRIVATE (0) or user-supplied key
    uint64_t phys_base{0};               // physical base of the page run
    uint64_t page_count{0};              // number of 4 KB pages mapped
    uint64_t size{0};                    // requested size in bytes (for IPC_STAT)
    uint16_t mode{0666};
    uint32_t nattach{0};                 // live shmat count
    uint32_t cpid{0};                    // creator tid
    uint32_t lpid{0};                    // last shmat / shmdt tid
    bool     marked_for_removal{false};  // IPC_RMID set; freed when nattach hits 0
};

(shm.hpp,有删节。)一把 Spinlock 串行化所有操作(shm.hpp:206)。registry 的全部 API 就这几件:find_by_key(按 key 查)、add(占个空槽)、attach(快照 + nattach++)、detach(nattach--,marked 且归零就返回 phys_base 给调用方 free)、mark_removal(IPC_RMID)、stat(IPC_STAT 填 shmid_ds)、find_by_phys(shmdt 用 phys 反查 shmid)。

关键证据在 add 的签名:

cpp

cinux::lib::ErrorOr<int> add(int key, uint64_t size, uint64_t phys_base, uint64_t page_count,
                             uint16_t mode);

(shm.hpp。)phys_base 是入参——调用方(syscall 层)已经 alloc 完物理页把基址传进来。registry 自己从不碰 PMM:不开页、不关页、不增减计数器。物理页生命周期全部下沉到 kernel/syscall/sys_shm.cpp。这就是分层:ShmRegistry 只管「这张表里有什么」,sys_shm 管「物理页是死是活」。

跟 071 是同一个模子。FifoRegistry(fifo.hpp:96 的 class FifoRegistry + :99 的 instance() 单例 + :122 的 entries_ 固定表)是「名字→FIFO」的纯内存表;ShmRegistry 是「key→segment」的纯内存表。俩都是 FIFO_REGISTRY_MAX=16 / kShmRegistryMax=16 的定长表(避开 <map>/<string>),都是 index-as-handle(shmid 就是表里第几个槽),都是一把 Spinlock 串行化。071 立了模子,这卷第三次复用。

这个分层的真好处:ShmRegistry 全是表操作,零 kernel-only 依赖(无 PMM、无 AddressSpace、无 kprintf——shm.cpp:1-9 头注释明说「no kprintf / no I/O, links into host unit tests like fifo.cpp」),所以这层若要 host 单测,设计上零摩擦。但(诚实标一句)目前 Book 没给它配 host 单测——test/unit/ 无 test_shm、test/CMakeLists.txt 无对应行;这层纯逻辑当前只被 6 例 ring0 syscall 测顺带覆盖。对照看 FifoRegistry:test/unit/test_fifo.cpp 存在,并入了 ctest,有独立的 host 回归网。ShmRegistry 没有对称物——这是 fifo↔shm 的对称缺口,不是 bug。后续要补,设计上零摩擦(同 fifo.cpp 的链法)。

分层叙事本身是教学点。这卷的姊妹章 081 tmpfs 把「纯逻辑层(tmpfs.cpp 无 kprintf)vs boot I/O 层(tmpfs_init.cpp)」分 TU;071 把「传输(Pipe)不混应用(FifoRegistry 命名)」分清。shm 是同一套切法的第三次复用:纯逻辑表(ShmRegistry)管「key→segment 簿记」,syscall 层(sys_shm.cpp)管「物理页是死是活」。这是 Cinux 一以贯之的切法——把可单测的纯逻辑跟 kernel-only 的副作用分开,既让纯逻辑可独立验证,也让副作用集中在一条路径上好审查。

shmid=表索引(0..15)是教学简化。Linux 真 shmid 是 inx + seq(序列号编码),防一个 stale 句柄被快速复用后打到新段。Book 固定 16 槽 + index 即 handle,代价是 RMID 后槽位被复用时,stale shmid 会命中新段。shm.hpp:24-26 头注释把这个取舍明说了——「matches FifoRegistry's index-as-handle model」。代价也一并摆这儿:RMID 后槽位被复用,stale shmid 会命中新段,别只看省事那一面。

ShmRegistry 表层:承 071 的模子,固定 16 槽 + index-as-handle ​

ShmRegistry 表层:承 071 的模子,固定 16 槽 + index-as-handle