LINUX学习笔记

mmap 进程通信
- 1. mmap 函数声明及头文件包含
- - 1.1 参数说明
  - 1.2 mmap 通信demo
- 2. mmap 注意事项：
- - 2.1 mmap 函数的保险使用方法：
- 3. demo 父子进程间mmap通信
- 4. demo 非血缘关系进程间mmap通信
- 5. mmap通信与fifo和文件通信的差异
- 6. 匿名映射(只能用于血缘关系进程间通信)

mmap 进程通信

1. mmap 函数声明及头文件包含

man 2 mmap#include<sys/mman.h>
/* 创建映射区 */
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
/* 释放映射区 */
int munmap(void *addr, size_t length);

1.1 参数说明

参数：

addr：指定映射区的首地址。通常传NULL，表示让系统自动分配

length：共享映射区的大小（<= 文件实际大小）

prot：共享内存区的读写属性
　　　　　PROT_READ
　　　　　PROT_WRITE
　　　　　PROT_READ | PROT_WRITE

flag：标注共享内存的共享属性
　　　　　MAP_SHARED（对内存的修改会反映到磁盘上）
　　　　　MAP_PRIVATE（对内存的修改不会反映到磁盘上）

fd:用于创建共享内存映射区的那个文件的文件描述符

offset:从文件偏移位置开始建立映射区（必须是4k的整数倍4096）默认0，表示映射文件全部

mmap返回值：

成功—映射区的首地址

失败—MAP_FAILED( 实质（void*）-1 )，设置errno
！！！！！mmap 极易容易出错，切记一定要检查mmap的返回值！！！！！！

munmap返回值：

成功— 0

失败— -1，设置errno

1.2 mmap 通信demo

open 创建一个文件，并用 lseek 或者 ftruncate 拓展文件大小
mmap创建映射区
往映射区写
读映射区
释放映射区

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<pthread.h>
#include<sys/mman.h>
#include<fcntl.h>void sys_error(const char * str)
{perror(str);exit(1);
}int main(int argc, char * argv [])
{int fd, ret;char* p = NULL;fd = open("testmap", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);if (fd < 0){sys_error("open error\n");}/*lseek(fd, 10 , SEEK_END);  // 与 ftruncate 等效write(fd, "\0", 1);*/ftruncate(fd, 10);          // 需要写权限才能拓展文件大小int len = lseek(fd, 0, SEEK_END);p = mmap(NULL, len, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if (p == MAP_FAILED)   // 返回值一定要检查{sys_error("mmap error\n");}strcpy(p, "hello mmap");printf("------%s\n, p");ret = munmap(p, len);if (ret == -1)sys_error("munmap error\n");close(fd);return 0;}

有一个创建的 testmap 文件！并实现内存映射

2. mmap 注意事项：

用于创建映射区的文件大小为0，实际指定非0大小创建映射区，出“总线错误”
用于创建映射区的文件大小为0，实际制定0大小创建映射区，出“无效参数”
用于创建映射区的文件读写属性为只读。映射区属性为读|写，出“无效参数”
创建映射区，需要read权限。(创建映射区的过程中，隐含着一次对映射文件的读操作)当访问权限指定为 MAP_SHARED 时mmap的读写权限，应该 <= 文件open权限。只写不行
文件描述符fd,在mmap创建映射区完成即可关闭。后续访问文件，用地址访问
offset必须是4096的整数倍。（MMU 映射的最小单位是 4k）
对申请的映射区内存，不能越界访问
munmap 用于释放的地址，必须是mmap申请返回的地址，对申请的映射区地址做操作赋值之前应该备份一份地址用作munmap
映射区访问权限为“私有”MAP_PRIVATE，对内存所做的所有修改，只在内存有效，不会反映到物理磁盘上。
映射区访问权限为“私有”MAP_PRIVATE，只需要open文件有读权限，就可用于创建映射区。因为私有不反应到物理磁盘上面，没有写的过程

2.1 mmap 函数的保险使用方法：

1. fd = open("文件名", O_RDWR)
2. p = mmap(NULL,有效文件大小， PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0)
3. close(fd)
4. munmap(p, length)

3. demo 父子进程间mmap通信

父子等有血缘关系的进程之间也可以通过 mmap 建立的映射区来完成数据通信。但相应的要在创建映射区的时候指定对应的标志位参数 flags：

MAP_SHARED(共享映射): 父子进程共享映射区
MAP_PRIVATE(私有映射):父子进程各自独占映射区（各自读各自的）

open创建文件，ftruncate 拓展文件大小
mmap 建立映射区
close 关闭文件
fork 创建子进程
对映射区进程写读操作（写读操作有先后顺序靠sleep实现）
回收映射区

/* mmap_fork.c */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
#include<sys/wait.h>int var = 100;int main(void)
{int *p;int fd;pid_t pid;fd = open("temp", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);if (fd < 0){perror("open error\n");exit(1);}ftruncate(fd, 4);p = (int*)mmap(NULL, 4, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if (p == MAP_FAILED){perror("mmap error\n");exit(1);}close(fd);pid = fork();if (pid == 0){*p = 7000;   // 对映射区空间进行写操作var = 1000;printf("child, *p = %d, var = %d\n", *p, var);}else if(pid >0){sleep(1);printf("parent, *p = %d, var = %d\n", *p, var);wait(NULL);int ret = munmap(p,4);if (ret == -1){perror("munmap error\n");exit(1);}}return 0;
}

4. demo 非血缘关系进程间mmap通信

memcpy 函数：

memcpy --copy memory area------------
#include<string.h>void* memcpy(void* dest, void* src, size_t n);
---------------

写进程

open创建文件，ftruncate 拓展文件大小
mmap 创建映射区
close关闭文件
往映射区内进行写操作
回收映射区

/* mmap_w.c */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>void sys_error(const char * str)
{perror(str);exit(1);
}struct student{int id;char name[256];int age;
};int main(int argc, char * argv [ ])
{struct student stu = {0, "xiaoming", 18};struct student* p;int fd;fd = open("mmap_test", O_RDWR | O_CREAT |O_TRUNC, 0664);if (fd == -1)sys_error("open error\n");ftruncate(fd, sizeof(stu));p = (struct student*)mmap(NULL, sizeof(stu), PROT_READ |PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if (p == MAP_FAILED)sys_error("mmap error\n");close(fd);while(1){memcpy(p, &stu, sizeof(stu));stu.id++;sleep(1);}int ret = munmap(p, sizeof(stu));if (ret == -1){sys_error("munmap error\n");}return 0;}

读进程

open打开写进程创建的文件
mmap 建立映射区
close关文件
读映射区内容
回收映射区

/* mmap_r.c */
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>void sys_error(const char * str)
{perror(str);exit(1);
}struct student{int id;char name[256];int age;
};int main(int argc, char * argv [])
{struct student stu;struct student* p;int fd;fd = open("mmap_test", O_RDONLY);if (fd == -1)sys_error("open error\n");p = (struct student*)mmap(NULL, sizeof(stu), PROT_READ , MAP_SHARED, fd, 0);if (p == MAP_FAILED)sys_error("mmap error\n");close(fd);while(1){printf("id = %d, name = %s, age = %d\n",p->id,p->name, p->age);sleep(1);}int ret = munmap(p, sizeof(stu));if (ret == -1){sys_error("munmap error\n");}}

编译、运行:

5. mmap通信与fifo和文件通信的差异

mmap 同 fifo 区别：

mmap：数据可以反复读取
fifo：数据只能一次读取

mmap 同文件区别：

mmap：映射到内存上，可以直接对内容进行指针操作
文件：open、close 打开关闭文件，read、write 来实现文件通信

6. 匿名映射(只能用于血缘关系进程间通信)

通常为了创建映射区要 open 一个 temp 文件，创建好了在 close 掉，比较麻烦。在父子进程通信中，可以直接使用匿名映射来代替。Linux 借助 flags 位 MAP_ANONYMOUS 来实现。

p = (int*)mmap(NUll, 4, PROT_READ |PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1,0)

PS:因为没有指定文件名，所以只限于有血缘关系进程间通讯

类似方法还有 /dev/zero

int fd = open("/dev/zero", O_RDWR);

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