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详解: Linux下mmap函数 [复制链接]

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发表于 2013-5-20 16:35:25 |显示全部楼层

   

    mmap函数是unix/linux下的系统调用,mmap系统调用并不是完全为了用于共享内存而设计的。它本身提供了不同于一般对普通文件的访问方式,进程可以像读写内存一样对普通文件的操作。而Posix或系统V的共享内存IPC则纯粹用于共享目的,当然mmap()实现共享内存也是其主要应用之一。

    mmap系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被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(),write()等操作。

    我们的程序中大量运用了mmap,用到的正是mmap的这种像访问普通内存一样对文件进行访问的功能。实践证明,当要对一个文件频繁的进行访问,并且指针来回移动时,调用mmap比用常规的方法快很多。

   

    来看看mmap的定义:

    void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_toffset);

   

    参数fd为即将映射到进程空间的文件描述字,一般由open()返回,同时,fd可以指定为-1,此时须指定flags参数中的MAP_ANON,表明进

    行的是匿名映射(不涉及具体的文件名,避免了文件的创建及打开,很显然只能用于具有亲缘关系的进程间通信)。

    len是映射到调用进程地址空间的字节数,它从被映射文件开头offset个字节开始算起。

    prot参数指定共享内存的访问权限。可取如下几个值的或:PROT_READ(可读),PROT_WRITE(可写),PROT_EXEC(可执行),PROT_NONE(不可访问)。

    flags由以下几个常值指定:MAP_SHARED, MAP_PRIVATE,MAP_FIXED。其中,MAP_SHARED,MAP_PRIVATE必选其一,而MAP_FIXED则不推荐使用。

    如果指定为MAP_SHARED,则对映射的内存所做的修改同样影响到文件。如果是MAP_PRIVATE,则对映射的内存所做的修改仅对该进程可见,对文件没有影响。

    offset参数一般设为0,表示从文件头开始映射。

    参数addr指定文件应被映射到进程空间的起始地址,一般被指定一个空指针,此时选择起始地址的任务留给内核来完成。函数的返回值为最后文件映射到进程空间的地址,进程可直接操作起始地址为该值的有效地址。

   

    功能描述:

    mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上,如果文件的大小不是所有页的大小之和,最后一个页不被使用的空间将会清零。munmap执行相反的操作,删除特定地址区域的对象映射。

    基于文件的映射,在mmap和munmap执行过程的任何时刻,被映射文件的st_atime可能被更新。如果st_atime字段在前述的情况下没有得到更新,首次对映射区的第一个页索引时会更新该字段的值。用PROT_WRITE和 MAP_SHARED标志建立起来的文件映射,其st_ctime 和 st_mtime

    在对映射区写入之后,但在msync()通过MS_SYNC 和 MS_ASYNC两个标志调用之前会被更新。

   

    用法:推荐:http://emb.sunplusedu.com/answer/

    #include <sys/mman.h>

    void *mmap(void *start, size_t length, intprot, int flags,

    int fd, off_t offset);

    int munmap(void *start, size_t length);

   

    参数:

    start:映射区的开始地址。

    length:映射区的长度。

    prot:期望的内存保护标志,不能与文件的打开模式冲突。是以下的某个值,可以通过or运算合理地组合在一起

    PROT_EXEC //页内容可以被执行

    PROT_READ //页内容可以被读取

    PROT_WRITE //页可以被写入

    PROT_NONE //页不可访问

    flags:指定映射对象的类型,映射选项和映射页是否可以共享。它的值可以是一个或者多个以下位的组合体

    MAP_FIXED //使用指定的映射起始地址,如果由start和len参数指定的内存区重叠于现存的映射空间,重叠部分将会被丢弃。如果指定的起始地址不可用,操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。

    MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入,相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用,文件实际上不会被更新。

    MAP_PRIVATE //建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的,只能使用其中一个。

    MAP_DENYWRITE //这个标志被忽略。

    MAP_EXECUTABLE //同上

    MAP_NORESERVE //不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留,对映射区修改的可能会得到保证。当交换空间不被保留,同时内存不足,对映射区的修改会引起段违例信号。

    MAP_LOCKED //锁定映射区的页面,从而防止页面被交换出内存。

    MAP_GROWSDOWN //用于堆栈,告诉内核VM系统,映射区可以向下扩展。

    MAP_ANONYMOUS //匿名映射,映射区不与任何文件关联。

    MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的别称,不再被使用。

    MAP_FILE //兼容标志,被忽略。

    MAP_32BIT //将映射区放在进程地址空间的低2GB,MAP_FIXED指定时会被忽略。当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。

    MAP_POPULATE //为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。

    MAP_NONBLOCK //仅和MAP_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读,只为已存在于内存中的页面建立页表入口。

    fd:有效的文件描述词。如果MAP_ANONYMOUS被设定,为了兼容问题,其值应为-1。

    offset:被映射对象内容的起点。

   

   

    返回说明:

    成功执行时,mmap()返回被映射区的指针,munmap()返回0。失败时,mmap()返回MAP_FAILED[其值为(void*)-1],munmap返回-1。errno被设为以下的某个值

    EACCES:访问出错

    EAGAIN:文件已被锁定,或者太多的内存已被锁定

    EBADF:fd不是有效的文件描述词

    EINVAL:一个或者多个参数无效

    ENFILE:已达到系统对打开文件的限制

    ENODEV:指定文件所在的文件系统不支持内存映射

    ENOMEM:内存不足,或者进程已超出最大内存映射数量

    EPERM:权能不足,操作不允许

    ETXTBSY:已写的方式打开文件,同时指定MAP_DENYWRITE标志

    SIGSEGV:试着向只读区写入

    SIGBUS:试着访问不属于进程的内存区


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