Linux内存映射函数mmap函数详解

mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上,如果文件的大小不是所有页的大小之和,最后一个页不被使用的空间将会清零。mmap在用户空间映射调用系统中作用很大。

函数原型

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

int munmap(void* start,size_t length);

mmap 必须以PAGE_SIZE为单位进行映射,而内存也只能以页为单位进行映射,若要映射非PAGE_SIZE整数倍的地址范围,要先进行内存对齐,强行以PAGE_SIZE的倍数大小进行映射。

用法

下面说一下内存映射的步骤:

  1. 用open系统调用打开文件, 并返回描述符fd.
  2. 用mmap建立内存映射, 并返回映射首地址指针start.
  3. 对映射(文件)进行各种操作, 显示(printf), 修改(sprintf)
  4. 用munmap(void *start, size_t length)关闭内存映射.
  5. 用close系统调用关闭文件fd.

mmap函数的主要用途

1、将一个普通文件映射到内存中,通常在需要对文件进行频繁读写时使用,这样用内存读写取代I/O读写,以获得较高的性能;

2、将特殊文件进行匿名内存映射,可以为关联进程提供共享内存空间;

3、为无关联的进程提供共享内存空间,一般也是将一个普通文件映射到内存中。

mmap函数说明

参数start

指向欲映射的内存起始地址,通常设为 NULL,代表让系统自动选定地址,映射成功后返回该地址。

参数length

代表将文件中多大的部分映射到内存。

参数prot

映射区域的保护方式。可以为以下几种方式的组合:

PROT_EXEC 映射区域可被执行

PROT_READ 映射区域可被读取

PROT_WRITE 映射区域可被写入

PROT_NONE 映射区域不能存取

参数flags

影响映射区域的各种特性。在调用mmap()时必须要指定MAP_SHARED 或MAP_PRIVATE。

MAP_FIXED 如果参数start所指的地址无法成功建立映射时,则放弃映射,不对地址做修正。通常不鼓励用此标志。

MAP_SHARED对映射区域的写入数据会复制回文件内,而且允许其他映射该文件的进程共享。

MAP_PRIVATE 对映射区域的写入操作会产生一个映射文件的复制,即私人的“写入时复制”(copy on write)对此区域作的任何修改都不会写回原来的文件内容。

MAP_ANONYMOUS建立匿名映射。此时会忽略参数fd,不涉及文件,而且映射区域无法和其他进程共享。

MAP_DENYWRITE只允许对映射区域的写入操作,其他对文件直接写入的操作将会被拒绝。

MAP_LOCKED 将映射区域锁定住,这表示该区域不会被置换(swap)。

参数fd

要映射到内存中的文件描述符。如果使用匿名内存映射时,即flags中设置了MAP_ANONYMOUS,fd设为-1。有些系统不支持匿名内存映射,则可以使用fopen打开/dev/zero文件,然后对该文件进行映射,可以同样达到匿名内存映射的效果。

参数offset

文件映射的偏移量,通常设置为0,代表从文件最前方开始对应,offset必须是分页大小的整数倍。

返回值

若映射成功则返回映射区的内存起始地址,否则返回MAP_FAILED(-1),错误原因存于errno 中。

错误代码

EBADF 参数fd不是有效的文件描述词

EACCES 存取权限有误。如果是MAP_PRIVATE 情况下文件必须可读,使用

MAP_SHARED则要有PROT_WRITE以及该文件要能写入。

EINVAL 参数start、length 或offset有一个不合法。

EAGAIN 文件被锁住,或是有太多内存被锁住。

ENOMEM 内存不足。