mmap系統調用
1. mmap系統調用
mmap將一個文件或者其它對象映射進內存。文件被映射到多個頁上,如果文件的大小不是所有頁的大小之和,最後一個頁不被使用的空間將會清零。munmap執行相反的操作,刪除特定地址區域的對象映射。
當使用mmap映射文件到進程後,就可以直接操作這段虛擬地址進行文件的讀寫等操作,不必再調用read,write等系統調用.但需注意,直接對該段內存寫時不會寫入超過當前文件大小的內容.
采用共享內存通信的一個顯而易見的好處是效率高,因為進程可以直接讀寫內存,而不需要任何數據的拷貝。對於像管道和消息隊列等通信方式,則需要在內核和用戶空間進行四次的數據拷貝,而共享內存則只拷貝兩次數據:一次從輸入文件到共享內存區,另一次從共享內存區到輸出文件。實際上,進程之間在共享內存時,並不總是讀寫少量數據後就解除映射,有新的通信時,再重新建立共享內存區域。而是保持共享區域,直到通信完畢為止,這樣,數據內容一直保存在共享內存中,並沒有寫回文件。共享內存中的內容往往是在解除映射時才寫回文件的。因此,采用共享內存的通信方式效率是非常高的。
基於文件的映射,在mmap和munmap執行過程的任何時刻,被映射文件的st_atime可能被更新。如果st_atime字段在前述的情況下沒有得到更新,首次對映射區的第一個頁索引時會更新該字段的值。用PROT_WRITE 和 MAP_SHARED標志建立起來的文件映射,其st_ctime 和 st_mtime在對映射區寫入之後,但在msync()通過MS_SYNC 和 MS_ASYNC兩個標志調用之前會被更新。
用法:
#include
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags,
int fd, off_t offset);
int munmap(void *start, size_t length);
返回說明:
成功執行時,mmap()返回被映射區的指針,munmap()返回0。失敗時,mmap()返回MAP_FAILED[其值為(void *)-1],munmap返回-1。errno被設為以下的某個值
EACCES:訪問出錯
EAGAIN:文件已被鎖定,或者太多的內存已被鎖定
EBADF:fd不是有效的文件描述詞
EINVAL:一個或者多個參數無效
ENFILE:已達到系統對打開文件的限制
ENODEV:指定文件所在的文件系統不支持內存映射
ENOMEM:內存不足,或者進程已超出最大內存映射數量
EPERM:權能不足,操作不允許
ETXTBSY:已寫的方式打開文件,同時指定MAP_DENYWRITE標志
SIGSEGV:試著向只讀區寫入
SIGBUS:試著訪問不屬於進程的內存區
參數:
start:映射區的開始地址。
length:映射區的長度。
prot:期望的內存保護標志,不能與文件的打開模式沖突。是以下的某個值,可以通過or運算合理地組合在一起
PROT_EXEC //頁內容可以被執行
PROT_READ //頁內容可以被讀取
PROT_WRITE //頁可以被寫入
PROT_NONE //頁不可訪問
flags:指定映射對象的類型,映射選項和映射頁是否可以共享。它的值可以是一個或者多個以下位的組合體
MAP_FIXED //使用指定的映射起始地址,如果由start和len參數指定的內存區重疊於現存的映射空間,重疊部分將會被丟棄。如果指定的起始地址不可用,操作將會失敗。並且起始地址必須落在頁的邊界上。
MAP_SHARED //與其它所有映射這個對象的進程共享映射空間。對共享區的寫入,相當於輸出到文件。直到msync()或者munmap()被調用,文件實際上不會被更新。
MAP_PRIVATE //建立一個寫入時拷貝的私有映射。內存區域的寫入不會影響到原文件。這個標志和以上標志是互斥的,只能使用其中一個。
MAP_DENYWRITE //這個標志被忽略。
MAP_EXECUTABLE //同上
MAP_NORESERVE //不要為這個映射保留交換空間。當交換空間被保留,對映射區修改的可能會得到保證。當交換空間不被保留,同時內存不足,對映射區的修改會引起段違例信號。
MAP_LOCKED //鎖定映射區的頁面,從而防止頁面被交換出內存。
MAP_GROWSDOWN //用於堆棧,告訴內核VM系統,映射區可以向下擴展。
MAP_ANONYMOUS //匿名映射,映射區不與任何文件關聯。
MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的別稱,不再被使用。
MAP_FILE //兼容標志,被忽略。
MAP_32BIT //將映射區放在進程地址空間的低2GB,MAP_FIXED指定時會被忽略。當前這個標志只在x86-64平台上得到支持。
MAP_POPULATE //為文件映射通過預讀的方式准備好頁表。隨後對映射區的訪問不會被頁違例阻塞。
MAP_NONBLOCK //僅和MAP_POPULATE一起使用時才有意義。不執行預讀,只為已存在於內存中的頁面建立頁表入口。
fd:有效的文件描述詞。如果MAP_ANONYMOUS被設定,為了兼容問題,其值應為-1。
offset:被映射對象內容的起點。
2. 系統調用munmap()
#include
int munmap( void * addr, size_t len )
該調用在進程地址空間中解除一個映射關系,addr是調用mmap()時返回的地址,len是映射區的大小。當映射關系解除後,對原來映射地址的訪問將導致段錯誤發生。
3. 系統調用msync()
#include
int msync ( void * addr , size_t len, int flags)
一般說來,進程在映射空間的對共享內容的改變並不直接寫回到磁盤文件中,往往在調用munmap()後才執行該操作。可以通過調用msync()實現磁盤上文件內容與共享內存區的內容一致。