mmap 系统调用的使用

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mmap这个领域有很多优秀的书籍博文介绍，本文做的事情只是将这些东西串起来，以更好懂的方式讲一下。

本文绝非原创，从很多博文及书籍中copy的东西。写成文章，也为了防止自己遗忘。

OK 我们开始

1 mmap的应用

mmap的本质是，把一个文件或者posix 共享内存区队形映射到调用进程的地址空间。

三个目的

a）使用普通文件提供内存映射IO

b）使用特殊文件提供匿名映射IO

c）使用shm_open 以提供无亲缘关系的进程间的posix共享内存区

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。

#include

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

如果成功返回被映射区域的起始地址。

下面挨个解释每个参数的含义

第一个参数是个地址，指向用户地址空间的一个地址，当然我们的函数就是为了寻找一个可用的地址空间，将文件描述符fd 对应的文件从偏移量 offset 开始，copy文件的len个字符进入用户地址空间。将起始地址返回。为什么第一个参数就是用户地址空间的指针呢？这不是骑驴找驴吗？

这个addr参数可以NULL，这种情况我们比较容易理解。当addr不为NULL的时候，这其实是个建议查找地址，用来指导内存区定位的线索，是个用户指定的经验值。

还记得进程虚拟地址空间之arch_get_unmapped_area中有 如下代码：

1）如果用户打上了MAP_FIXED标志，表示用户王八吃秤砣，铁了心要addr这个地址作为映射起始地址，
OK，直接把 addr 返回给这个二杆子用户。

2）如果没打上 MAP_FIXED标志，则首先在建议地址addr附近寻找合适的区域。

3）addr 为NULL，方法进程虚拟地址空间之arch_get_unmapped_area中有详细介绍。

从可移植性考虑，一般不能指定MAP_FIXED这个标记。

if (flags & MAP_FIXED)

return addr;

if (addr) {

addr = PAGE_ALIGN(addr);

vma = find_vma(mm, addr);

if (TASK_SIZE - len >= addr &&

(!vma || addr + len <= vma->vm_start))

return addr;

}

第二个参数len，没啥好说的，干脆和fd、offset 一起介绍了。这个含义是将fd对应的文件，从offset位置开始，长为len的内容映射到内存地址空间。

需要解释的是fd，存在一种情况叫匿名映射，所谓匿名映射，表示不存在fd这么个真实的文件。

1 BSD 提供匿名映射的办法是fd =-1，同时 flag 指定为MAP_SHARE|MAP_ANON（hy：MAP_PRIVATE）。

ptr = mmap（NULL，sizeof（int），PROT_READ|PROT_WRITE，

MAP_SHARED|MAP_ANON，-1,0）；

2 SVR4 提供匿名映射的办法是 open /dev/zero设备文件，把返回的文件描述符，作为mmap的fd参数。

fd = open（"/dev/zero",O_RDWR）;

跑一下题，/dev/zero 是一个特殊的文件，当你读它的时候，它会提供无限的空字符(NULL, ASCII NUL, 0x00)

一个作用是用它作为源，产生一个特定大小的空白文件。下面的命令产生出一个bean 文件在当前目录下。

大小为1M。

dd if=/dev/zero of=bean count=1024 bs=1024

OK，言归正传，第三个参数 prot，这个是负责保护作用的。

PROT_READ 数据可读

PROT_WRITE 数据可写

PROT_EXEC 数据可执行

PROT_NONE 数据不可访问。

第四个参数 flags

MAP_SHARED 变动是共享的，换言之，如果映射的内存区域的数据变化了，磁盘上的文件也得跟着变

MAP_PRIVATE 变动是私有的，换言之，映射的内存区域爱怎么折腾怎么折腾，fd对应的文件不变化

MAP_FIXED 这个就是前面提到的二杆子参数，非addr这个地址不可。。

OK 映射完成后，fd对应的文件可以close ，没啥影响。

OK，学习完了mmap，来个直观的感受：

#include

#define FILE_LENGTH 0x400

int main(int argc, char *argv[])

{

int fd;

void *map_memory;

/* Open a file to be mapped. */

fd = open("/tmp/shared_file", O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);

lseek(fd, FILE_LENGTH-1, SEEK_SET);

write(fd, "", 1);

lseek(fd, 0, SEEK_SET);

/* Create map memory. */

map_memory = mmap(0, FILE_LENGTH, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

close(fd);

/* Write to mapped memory. */

if (strlen(argv[1]) < FILE_LENGTH)

sprintf((char *)map_memory, "%s", argv[1]);

sleep(100);

exit(0);

}

# ./mmap_write hello&

[1] 14667

# cat /proc/14667/maps

08048000-08049000 r-xp 00000000 16:42 213757 /tmp/mmap_write

08049000-0804a000 rw-p 00000000 16:42 213757 /tmp/mmap_write

40000000-40015000 r-xp 00000000 16:42 12828674 /lib/ld-2.3.2.so

40015000-40016000 rw-p 00014000 16:42 12828674 /lib/ld-2.3.2.so

40016000-40017000 rw-p 00000000 00:00 0

40017000-40018000 -w-s 00000000 16:42 213753 /tmp/shared_file

42000000-4212e000 r-xp 00000000 16:42 13991938 /lib/tls/libc-2.3.2.so

4212e000-42131000 rw-p 0012e000 16:42 13991938 /lib/tls/libc-2.3.2.so

42131000-42133000 rw-p 00000000 00:00 0

bfffe000-c0000000 rwxp fffff000 00:00 0

我们看到 /tmp/shared_file 文件已经映射到内存中取了，占用空间0x40018000 - 0x40017000 = 4K。FILE_LENGTH 大小是0x400 = 1K，但是映射的分配是以页面为单位分配的，即最小分配4K。

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