簡(jiǎn)述：

　　mmap函數(shù)將文件系統(tǒng)內(nèi)的文件或者是Posix共享內(nèi)存對(duì)象映射到調(diào)用進(jìn)程的地址空間。

用途：

　　1.對(duì)普通文件使用mmap提供內(nèi)存映射I/O，以避免系統(tǒng)調(diào)用（read、write、lseek）帶來(lái)的性能開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí)減少了數(shù)據(jù)在內(nèi)核緩沖區(qū)和進(jìn)程地址空間的拷貝次數(shù)。

　　2.使用特殊文件提供匿名內(nèi)存映射。

　　3.使用shm_open以提供無(wú)親緣關(guān)系進(jìn)程間的Posix共享內(nèi)存區(qū)。

接口說(shuō)明：

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

mmap返回成功后，fd文件描述符可以關(guān)閉且不會(huì)對(duì)內(nèi)存映射產(chǎn)生影響。

對(duì)內(nèi)存區(qū)的保護(hù)由prot參數(shù)指定:

PROT_EXEC:數(shù)據(jù)可執(zhí)行

PROT_READ:數(shù)據(jù)可讀

PROT_WRITE:數(shù)據(jù)可寫(xiě)

PROT_NONE:數(shù)據(jù)不可訪(fǎng)問(wèn)

對(duì)映射內(nèi)存區(qū)的操作標(biāo)志由flags指定：

MAP_SHARED:對(duì)內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)操作的變動(dòng)是共享的。即所有映射到該內(nèi)存地址的進(jìn)程都能收到該數(shù)據(jù)的變動(dòng)。

MAP_PRIVATE:對(duì)內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)的操作進(jìn)行寫(xiě)時(shí)復(fù)制。（注：僅僅在內(nèi)存中有多一份拷貝，文件并不受到影響）

mmap函數(shù)通過(guò)文件描述符定位到文件位置再到用戶(hù)地址空間：

int munmap(void *addr, size_t len);

從某個(gè)進(jìn)程的地址空間刪除一個(gè)內(nèi)存映射關(guān)系。len是映射區(qū)的大小。

如果被映射區(qū)是使用MAP_PRIVATE標(biāo)志映射的，那么調(diào)用進(jìn)程對(duì)它的所有變動(dòng)都不會(huì)寫(xiě)回文件，并且被丟棄。

細(xì)節(jié)：

1.考慮不同的進(jìn)程調(diào)用mmap內(nèi)存映射同一個(gè)文件（前提設(shè)置了MAP_SHARED），那么某個(gè)進(jìn)程對(duì)這個(gè)內(nèi)存映射的修改是否會(huì)影響其他進(jìn)程的內(nèi)存映射。

//orgin.c用于打印內(nèi)存映射區(qū)內(nèi)的值
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>

int main()
{
    int fd = open("./testfile", O_RDWR|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR);
    int num = 0;
    write(fd, &num, sizeof(int));
    int *ptr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    sleep(10);                                                                                                                               
    printf("%d
", *ptr);
}

//mod.c用于修改內(nèi)存映射區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>

int main()
{
    int fd = open("./testfile", O_RDWR|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR);
    int num = 0;
    write(fd, &num, sizeof(int));
    int *ptr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    printf("%d
", ++(*ptr));                                                                                                                
}

結(jié)論：

當(dāng)不同的進(jìn)程映射同一個(gè)文件的時(shí)候，內(nèi)存映射區(qū)其實(shí)變?yōu)閮?nèi)核為各個(gè)進(jìn)程維護(hù)的共享內(nèi)存區(qū)。各個(gè)進(jìn)程對(duì)內(nèi)存映射區(qū)的修改都會(huì)寫(xiě)回文件，并影響其他進(jìn)程在該共享內(nèi)存上的值。

2.內(nèi)存分配策略以頁(yè)為單位（假設(shè)一頁(yè)為4096個(gè)字節(jié)）。考慮內(nèi)存映射空間和文件大小都為5000個(gè)字節(jié)的時(shí)候，文件映射的讀寫(xiě)會(huì)如何。

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

int main()
{
    int fileSize = 5000;
    int mapSize = 5000;
    long pageSize;

    int fd = open("./testfile", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, S_IRUSR|S_IRUSR);
    lseek(fd, fileSize-1, SEEK_SET);
    write(fd, "", 1);
    char *ptr = mmap(NULL, mapSize, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    
    pageSize = sysconf(_SC_PAGESIZE);

    int i;
    for (i = 0; i < 5000; i+=pageSize)
    {
        //打印每個(gè)頁(yè)的首字節(jié)內(nèi)容，并置為1
        printf("ptr[%d] = %d
", i, ptr[i]);
        ptr[i] = 1;
        //打印每個(gè)頁(yè)的尾字節(jié)內(nèi)容，并置為1
        printf("ptr[%d] = %d
", i + pageSize - 1, ptr[i+pageSize-1]);
        ptr[i+pageSize-1] = 1;
    }
    return 0;
}

輸出結(jié)果：

ptr[0] = 0
ptr[4095] = 0
ptr[4096] = 0
ptr[8191] = 0

使用命令：od -b（以八進(jìn)制形式查看內(nèi)容） -A b（以十進(jìn)制輸出地址） testfile 查看地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。

結(jié)果：

內(nèi)存映射其實(shí)分配了2個(gè)頁(yè)的大小（第一個(gè)頁(yè)0~4095字節(jié)，第二個(gè)頁(yè)4096~8191字節(jié)），對(duì)于在這兩個(gè)頁(yè)范圍內(nèi)的讀和寫(xiě)操作都不會(huì)導(dǎo)致“Segmentation Fault”，但對(duì)在5000~8191字節(jié)范圍內(nèi)的寫(xiě)操作不會(huì)寫(xiě)回文件中（因?yàn)槲募笮?000字節(jié)）。對(duì)于超過(guò)8191字節(jié)（即第三個(gè)頁(yè)）的讀寫(xiě)將導(dǎo)致段錯(cuò)誤。

結(jié)論：

在內(nèi)存分配的頁(yè)范圍內(nèi)的讀寫(xiě)不會(huì)導(dǎo)致段錯(cuò)誤，在文件大小范圍內(nèi)的寫(xiě)操作才會(huì)寫(xiě)回文件。

3.進(jìn)程采用mmap操作文件內(nèi)容一定比readwrite快嗎？

討論這個(gè)問(wèn)題前先看進(jìn)程采用系統(tǒng)條用read/write方式讀寫(xiě)文件過(guò)程。

數(shù)據(jù)先從文件系統(tǒng)復(fù)制到內(nèi)核緩沖區(qū)（最小單位為一個(gè)頁(yè)大小）---->復(fù)制數(shù)據(jù)到用戶(hù)的進(jìn)程空間；此過(guò)程中如果進(jìn)程的下一次讀操作的數(shù)據(jù)依然在內(nèi)核緩沖區(qū)的話(huà)內(nèi)核不會(huì)再?gòu)奈募到y(tǒng)中讀取，而是將數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)直接復(fù)制給進(jìn)程。

后續(xù)對(duì)文件的操作還需要其他的系統(tǒng)調(diào)用如lseekwrite。進(jìn)程將多次在內(nèi)核態(tài)和用戶(hù)態(tài)之間切換。而mmap則只需一次系統(tǒng)調(diào)用，其后操作都在用戶(hù)態(tài)上。

由此可知：

對(duì)于小文件的讀寫(xiě)操作，內(nèi)核完全有可能直接從內(nèi)核緩沖區(qū)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)并不見(jiàn)得會(huì)比mmap慢，但是對(duì)于大文件且頻繁讀寫(xiě)的操作，mmap會(huì)比readwrite要快。

完。

you knon i am not leaving you.right?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的mmap详谈的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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