服务器正文17：内存映射和共享内存的简单理解

一、内存映射

1）原理

文件和内存映射：就是将普通文件映射到内存中，普通文件映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用read或write等操作。系统提供了函数mmap将普通磁盘文件映射到内存中；

2）函数讲解

• 函数

void* mmap(void* start, size_t length,int prot,int flags, int fd,
off_t offset);

• 参数讲解
  ①start：映射区的起始地址，通常为NULL或0，表示由系统决定映射到什么地址；
  ②length：表示映射数据的长度，即文件需要映射到内存中的数据的大小
  ③prot：表示映射区的保护方式

PROT_EXEC:映射区可被执行
PROT_READ:映射区可被读取
PROT_WRITE：映射区可写入
PROT_NONE：映射区不可访问

④flags指定映射区的对象的类型、映射选项和映射页是否共享。（值可以使组合）

MAP_FIXED
MAP:_SHARED
MAP:RIVATE:
MAP_ANONYOUS:
A:DENYWRITE:
AP_LOCKED:

3）代码使用实例

#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc,char** argv)
{
    int fd = 0;
    char* mmaped = NULL;
    char* p = NULL;
    int length = 1024;
    void* start_addr = 0;

    fd = open(argv[1],O_RDWR|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR);
    length = lseek(fd,1,SEEK_END);
    write(fd,"\0",1);//在文件末尾最后添加一个空字符，以便下面的printf正常工作

    lseek(fd,0,SEEK_SET);
    start_addr = (void*)0x80000;
    mmaped = (char*)mmap(start_addr,length,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
    //PROT_READ|PROT_WRITE 允许读写
    //MAP_SHARED 允许其他进程访问此内存区域

    //打印映射区域（也就是使用映射区域）
    printf("%s\n",mmaped);//传递的参数最好是文本文件的名字
    while((p = strstr(mmaped,"hello"))) //文件中要求是有hello的字段
    {
        memcpy(p,"linux",5);    //把hello改成linux
        p+=5;
    }

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

    return 0;
}

g++ test.cpp -o test
./test myfile.txt

二、内存映射和共享内存的比较

• 题外话：

1）前情提要

正文6：System V共享内存（修正版）及ftok函数讲解
正文9：共享内存区和posix共享内存介绍（10/9）

2）比较

• mmap
  1）原理：在磁盘上简历一个文件，没每个进程存储器单独开辟一个空间来进行映射。如果是多进程，那么对实际的物理存储器（主存）消耗不会太大。
  2）与在内存保存的区别：mmap保存的位置是实际磁盘，实际存储没有放到主存上
  3）优点：存储量可以很大（可以大于内存大小）
  4）缺点：进程间读取速度和写入速度要比主存的慢

• shm机制
  1）原理：每个进程的共享内存都直接映射到实际物理存储器里面。共享内存允许两个或多个进程共享一个给定的存储区，因为数据不需要来回复制，所以是最快的进程间通信方式。
  2）保存位置：shm保存到物理存储器（主存），实际的存储量直接被主存的大小决定
  3）优点：进程间访问速度和读写速度比磁盘要快，
  4）缺点：存储量不能大于主存大小
  5）实现方式：①mmap映射普通文件(或匿名映射)机制实现；②也可以通过系统V共享内存机制实现。（往往通过与信号灯等同步机制一起使用）

3）总结（更多比较在上面的文章）

如果分配的存储量不大，且对读写、访问速度要求高，就用shm；如果存储量非常大，对速度要求不高用mmap