文件映射mmap

Posted 2020-06-23 简练编程

磁盘与内存的映射就是文件映射，说这个问题之前我们先说下swap，因为

 

这个问题让我很容易想起swap，linux swap 是交换分区的意思，在内存不

 

够的情况下，操作系统先把内存与磁盘的swap区进行一个“映射”，然后把

 

这些内存解放出来放入内存中，为之后的进程的腾出一块内存空间，等到自

 

己的进程再次被唤醒时候，再把磁盘里面的内存换进来。这里有文件和内存之间

 

的映射奥，可是mmap与swap设计思想上是完全不同的，一个针对的物理内存

 

一个针对的是虚拟内存。

 

 

在说mmap之前我们先说一下普通的读写文件的原理，进程调用read或是write

 

后会陷入内核，因为这两个函数都是系统调用，进入系统调用后，内核开始读写

 

文件，假设内核在读取文件，内核首先把文件读入自己的内核空间，读完之后

 

进程在内核回归用户态，内核把读入内核内存的数据再copy进入进程的用户态内

 

存空间。实际上我们同一份文件内容相当于读了两次，先读入内核空间，再从内核

 

空间读入用户空间。

 

 

mmap是系统调用，mmap的作用是将进程的虚拟地址空间和文件在磁盘的位置做一一

 

映射，做映射之后，读写文件虽然同样是调用read和write但是触发的机制已经不一

 

样了（mmap是file_operations中的成员这么一说是不是了然了），实际上我们这么

 

说是不太合理的因为一一映射并不是mmap一开始就全部完成映射的。

 

 

mmap只会返回来一个指针，指向进程逻辑地址空间的一个位置。这个时候的过程是这

 

样的，首先read会改写为读内存操作，读内存的时候，系统发现该地址对应的物理内存

 

是空的，触发缺页机制，缺页机制先在swap寻找对应的页面，发现没有然后再去通过mmap

 

建立的映射关系，从硬盘上将文件读入物理内存。也就是说mmap把文件直接映射到了用户

 

空间，没有经历内核空间。

 

 

mmap可以映射文件进入用户的虚拟内存，实际上，他也可以把设备的内存映射入用户的

 

虚拟内存，因为我们一般都需要内核去读写设备，如果把设备的物理内存直接映射入空间

 

就跟上述一样，省去一次的内核copy。