mmap() 的作用和使用

作用

1.进程间通信的方式（内存映射）

2.文件读写

原理

• 将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。实现这样的映射关系后，进程就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写脏页面到对应的文件磁盘上，而不必再调用read,write等系统调用函数。

• 优点：

  • 相对于传统的write/read 系统调用, 必须先把数据从磁盘拷贝至到内核缓冲区中，再把数据拷贝至用户进程。解决了数据在内核态与用户态之间拷贝的问题

  • 相比于消息队列和管道，两个进程可以直接通过修改共享内存直接通信，不存在用户态与内核态之间拷贝的开销

大致过程

mmap(memory map)过程：

1. 在当前进程中找一段空闲的虚拟地址空间

2. 通过文件描述符链接到该文件的文件结构体，内核mmap函数通过inode定位文件磁盘物理地址，再建立虚拟地址与文件地址的映射关系

3. 进程发起映射空间的访问，引发缺页异常，实现文件内容到内存的拷贝

使用

    #include <sys/mman.h>
    int fd = open("./xxx/xxx", O_RDONLY);
    // #include <sys/mman.h>
    void* address = mmap(NULL, 0, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    // void *_addr：选定进程空间起始地址，NULL让系统自己选定
    // size_t _len：映射到进程地址空间的字节数
    // int _prot：共享内存访问权限，PROT_READ / PROT_WRITE / PROT_EXEC / PROT_NONE
    // int _flags：
    //      MAP_FIXED 如果参数start所指的地址无法成功建立映射时，则放弃映射，不对地址做修正。通常不鼓励用此
    //      MAP_SHARED 对映射区域的写入数据会复制回文件内，而且允许其他映射该文件的进程共享。
    //      MAP_PRIVATE 对映射区域的写入操作会产生一个映射文件的复制，即私人的“写入时复制”（copy on write）对此区域作的任何修改都不会写回原来的文件内容。
    //      MAP_ANONYMOUS 建立匿名映射。此时会忽略参数fd，不涉及文件，而且映射区域无法和其他进程共享。
    //      MAP_DENYWRITE 只允许对映射区域的写入操作，其他对文件直接写入的操作将会被拒绝。
    //      MAP_LOCKED 将映射区域锁定住，这表示该区域不会被置换（swap）。
    // int _fd：要映射到内存中的文件的文件描述符
    // off_t _offset：文件映射偏移量，必须是分页大小的整数倍
    // 返回值：映射内存地址

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