如何通过替换为空页面的映射来取消映射 mmap 文件

Question

Linux用户空间有没有办法用空页面（从/dev/null映射，或者可能是一个空页面，重复映射）替换映射文件的页面（或某个逻辑地址范围内的mmap页面）在从文件映射的页面的顶部）？

就上下文而言，我想找到一个解决这个 JDK 错误的方法：

https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-4724038

总结这个错误：在 JVM 可以垃圾收集包装 mmap 文件的 MappedByteBuffer 之前，目前无法在 Java 中取消映射文件，因为强制取消映射文件可能会因竞争而导致安全问题条件（例如，本机代码可能仍在尝试访问文件映射到的相同地址范围，并且操作系统可能已经将新文件映射到相同的逻辑地址范围）。

我正在寻找替换逻辑地址范围内的映射页面，然后取消映射文件。有没有办法做到这一点？

（如果您也知道在其他操作系统（尤其是 Windows 和 Mac OS X）中执行此操作的方法，则可以加分。）

请注意，这不一定是原子操作。主要目标是将内存的取消映射（或用读取时为零的页面替换映射的文件内容）与文件的关闭分开，因为这将解决 Linux （具有每个进程的文件描述符数量的下限）和 Windows（事实上您不能在映射文件时删除文件）。

更新：另见：Memory-mapping a file in Windows with SHARE attribute (so file is not locked against deletion)

Answer 1

在 Linux 上，您可以使用 mmap 和 MAP_FIXED 将映射替换为您想要的任何映射。如果您替换整个映射，则对文件的引用将被删除。

Answer 2

错误在 JDK 中保留这么久的原因基本上是因为取消映射内存和映射虚拟内存之间的竞争条件，一些其他内存最终可能会映射到那里（可能由本机代码）。我已经研究过操作系统 API，并且在系统调用级别不存在原子的内存操作来取消映射文件并将其他内容映射到同一地址。但是，有些解决方案会阻止整个过程，同时从其下方换出映射。

unmap 在没有保护的情况下在 finalize 中正常工作，因为 GC 首先证明了对象不可访问，因此不存在竞争。

高度 Linux 特定的解决方案：

1) vfork()

2) 向父级发送 STOP 信号

3) 取消映射内存

4) 在其位置映射零

5) 向父级发送 CONT 信号

6) _exit（解除对父线程的阻塞）

在 Linux 中，内存映射更改会传播到父级。

代码实际上看起来更像这样（vfork() 是疯子）：

int unmap(void *addr, int length)
{
    int wstatus;
    pid_t child;
    pid_t parent;
    int thread_cancel_state;
    signal_set signal_set;
    signal_set old_signal_set;

    parent = getpid();
    pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, &thread_cancel_state);
    sigfillset(&signal_set);
    pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &signal_set, &old_signal_set);
    if (0 == (child = vfork()) {
        int err = 0;
        kill(parent, SIGSTOP);
        if (-1 == munmap(addr, length))
            err = 1;
        else if ((void*)-1 == mmap(addr, length, PROT_NONE, MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
            err = 1;
        kill(parent, SIGCONT);
        _exit(err);
    }
    if (child > 0)
        waitpid(child, &wstatus, 0);
    else
        wstatus = 255;

    pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &old_signal_set, &signal_set);
    pthread_setcancelstate(thread_cancel_state, &thread_cancel_state);
    return (wstatus & 255) != 0;
}

在 Windows 下，您可以停止所有线程，但使用SuspendThread 可以停止所有线程，感觉是为此量身定制的。但是，枚举线程会很困难，因为您要与CreateThread 竞争。你必须运行枚举线程ntdll.dll APIs（你不能在这里使用 ToolHelp 相信我）和 SuspendThread 除了你自己之外的每一个，小心地只使用 VirtualAlloc 来分配内存，因为 SuspendThread 刚刚破坏了所有堆分配例程，并且您将不得不循环执行所有这些操作，直到找不到更多内容为止。

这里有一些我觉得我不能准确提炼出来的文章：

http://forums.codeguru.com/showthread.php?200588-How-to-enumerate-threads-in-currently-running-process

我没有找到任何适用于 Mac OSX 的解决方案。