存储映射--mmap

Posted 2021-01-24 love-jelly-pig

存储映射

• 使一个磁盘文件与存储空间中的一个缓冲区相映射。
• 当从缓冲区中取数据，就相当于读文件中的相应字节。
• 将数据存入缓冲区，则相应的字节就自动写入文件。

使用这种方法，首先应通知内核，将一个指定文件映射到存储区域中。这个映射工作可以通过mmap函数来实现。不通过IO。直接操作内存，效率更高。

mmap函数

函数原型

#include <sys/mman.h>

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

参数分析

• addr : 建立映射区的首地址，由Linux内核指定。使用时，直接传递NULL。
• length : 映射长度。
• prot: 映射区权限。
  • PROT_READ：只读。
  • PROT_WRITE：只写。
  • PROT_READ | PROT_WRITE：可读可写。
  • 其它参数不常用，参照手册。
• flags: 标志位参数(常用于设定更新物理区域、设置共享、创建匿名映射区).
  • MAP_SHARED：会将映射区所做的操作反映到物理设备（磁盘）上。
  • MAP_PRIVATE: 映射区所做的修改不会反映到物理设备。
  • MAP_ANON：匿名映射，不需要已存在的文件进行映射。fd传-1，只能用于亲缘进程间。
• fd: 用来建立映射区的文件描述符。
• offset： 起点的偏移量，必须是4K的整数倍。因为映射至少一页，比如5000字节的文件，映射内存也是2页大小，不会正好是5000.

Note

使用MAP_SHARED的时候，要注意打开文件的权限>=映射区权限。因为如果文件没有写权限，映射区有写权限，那么映射区是无法写入文件的，这和MAP_SHARED的目的相反。如是MAP_PRIVATE就没有此要求。

另外，文件打开权限起码要是可读的，如果不可读，那么怎么读取数据映射到内存呢？

返回值

• 成功调用返回映射的地址。
• 失败时返回MAP_FAILED，即void * (-1)。设置errno.

munmap函数

函数原型：

#include <sys/mman.h>
int munmap(void *addr, size_t length);

此函数较为简单，释放映射区，首地址为addr,长度为length.

• 成功的时候返回0.
• 失败返回-1且置errno。

应用实例

实现进程间的通信，写进程将一份文件映射到内存，并且每秒写入(覆盖写入)不同的字符串，读进程一直去读。

写进程：

struct Person{         
      char name[30];     
      int num;           
  };
int main(int argc, char const* argv[])
{
    //打开文件，作为映射
    int fd = open("memTest2.txt", O_RDWR);
    //int fd = open("memTest2.txt", O_RDWR);
    int length = sizeof(struct Person);
    ftruncate(fd, length);
    printf("fd=%d
", fd);
    //映射
    struct Person* mem = (struct Person*)mmap(0, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (mem == MAP_FAILED) {
        perror("mmap err");
        return -1;
    }
    printf("映射区地址:%0x
", mem);
    int num = 1;
    while (1) {
        mem->num = num++;
        sprintf(mem->name, "I am a Person%03d", mem->num);
        sleep(1);
    }
  
    //释放
    munmap(mem, length);
    close(fd);
    return 0;
    }

读进程：

struct Person{         
      char name[30];     
      int num;           
  };
  
  int main(int argc, char const* argv[]) 
  {
      //打开文件，作为映射
      int fd = open("memTest2.txt", O_RDWR);
      int length = sizeof(struct Person);
      printf("fd=%d
", fd);    
      //映射             
      struct Person* mem = (struct Person *)mmap(0, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
      if(mem == MAP_FAILED)
      {
          perror("mmap err");       
          return -1;     
      }
      printf("映射区地址:%0x
", mem);
      while (1) {        
          printf("name=%s,num=%d
", mem->name,mem->num);
          sleep(1);      
      }                  
  
      //释放
      munmap(mem, length);
      close(fd);         
      return 0;          
  }