1、mmap系統調用(功能)
void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags ,int fd , off_t offset )
內存映射函數mmap, 負責把文件內容映射到進程的虛擬內存空間, 通過對這段內存的讀取和修改,來實現對文件的讀取和修改,而不需要再調用read,write等操作。
2、mmap系統調用(參數)
1)addr: 指定映射的起始地址, 通常設為NULL, 由系統指定。
2)length: 映射到內存的文件長度。
3) prot: 映射區的保護方式, 可以是:
PROT_EXEC: 映射區可被執行
PROT_READ: 映射區可被讀取
PROT_WRITE: 映射區可被寫入
4)flags: 映射區的特性, 可以是:
MAP_SHARED:寫入映射區的數據會復制回文件, 且允許其他映射該文件的進程共享。
MAP_PRIVATE:對映射區的寫入操作會產生一個映射區的復制(copy-on-write), 對此區域所做的修改不會寫回原文件。
5)fd: 由open返回的文件描述符, 代表要映射的文件。
6)offset: 以文件開始處的偏移量, 必須是分頁大小的整數倍, 通常為0, 表示從文件頭開始映射。
3、解除映射
int munmap(void *start,size_t length)
功能:取消參數start所指向的映射內存,參數length表示欲取消的內存大小。
返回值:解除成功返回0,否則返回-1,錯誤原因存於errno中。
實例分析
mmap系統調用
4、虛擬內存區域
虛擬內存區域是進程的虛擬地址空間中的一個同質區間,即具有同樣特性的連續地址范圍。一個進程的內存映象由下面幾部分組成:程序代碼、數據、BSS
和棧區域,以及內存映射的區域。
一個進程的內存區域可以通過查看:/proc/pid/maps
08048000-0804f000 r-xp 00000000 08:01 573748 /sbin/rpc.statd #text
0804f000-08050000 rw-p 00007000 08:01 573748 /sbin/rpc.statd #data
08050000-08055000 rwxp 00000000 00:00 0 #bss
040000000-40015000 r-xp 00000000 08:01 933965 /lib/ld2.3.2.so #text
40015000-40016000 rw-p 00014000 08:01 933965 /lib/ld-2.3.2.so #data
每一行的域為:start_end perm offset major:minor inode
1) Start: 該區域起始虛擬地址
2) End: 該區域結束虛擬地址
3) Perm: 讀、寫和執行權限;表示對這個區域,允許進程做什麼。這個域的最後一個字符要麼是p表示私有的,要麼是s表示共享的。
4) Offset: 被映射部分在文件中的起始地址
5) Major、minor:主次設備號
6) Inode:索引結點
5、vm_area_struct
Linux內核使用結構vm_area_struct(<linux/mm_types.h>)來描述虛擬內存區域,其中幾個主要成員如下:
1)unsigned long vm_start 虛擬內存區域起始地址
2)unsigned long vm_end 虛擬內存區域結束地址
3)unsigned long vm_flags 該區域的標記。如:VM_IO和VM_RESERVED。VM_IO將該VMA標記為內存映射的IO區域,VM_IO會阻止系統將該區域包含在進程的存放轉
存(core dump )中,VM_RESERVED標志內存區域不能被換出。
6、mmap設備操作
映射一個設備是指把用戶空間的一段地址關聯到設備內存上。當程序讀寫這段用戶空間的地址時,它實際上是在訪問設備。
mmap設備方法需要完成什麼功能?
mmap方法是file_oprations結構的成員,在mmap系統調用發出時被調用。在此之前,內核已經完成了很多工作。mmap設備方法所需要做的就是建立
虛擬地址到物理地址的頁表。
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *)
mmap如何完成頁表的建立?
方法有二:
1)使用remap_pfn_range一次建立所有頁表;
2)使用nopage VMA方法每次建立一個頁表。
構造頁表的工作可由remap_pfn_range函數完成,原型如下:
int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
vma: 虛擬內存區域指針
virt_addr: 虛擬地址的起始值
pfn: 要映射的物理地址所在的物理頁幀號,可將物理地址>>PAGE_SHIFT得到。
size: 要映射的區域的大小。
prot: VMA的保護屬性。
int memdev_mmap(struct file*filp, struct vm_area_struct *vma)
{
Vma->vm_flags |= VM_IO;
Vma->vm_flags |= VM_RESERVED;
if (remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
virt_to_phys(dev- >data)>> PAGE_SHIFT,
size,
vma->vm_page_prot))
return -EAGAIN;
return 0;
}