linux mmap 内存映射

 

mmap() vs read()/write()/lseek()

通过strace统计系统调用的时候，经常可以看到mmap()与mmap2()。系统调用mmap()可以将某文件映射至内存(进程空间)，如此可以把对文件的操作转为对内存的操作，以此避免更多的lseek()与read()、write()操作，这点对于大文件或者频繁访问的文件而言尤其受益。但有一点必须清楚：mmap的addr与offset必须对齐一个内存页面大小的边界，即内存映射往往是页面大小的整数倍，否则maaped_file_size%page_size内存空间将被闲置浪费。

演示一下,将文件/tmp/file_mmap中的字符转成大写，分别使用mmap与read/write二种方法实现。

/*
* @file: t_mmap.c
*/
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/mman.h> /*mmap munmap*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    char *buf;
    off_t len;
    struct stat sb;
    char *fname = "/tmp/file_mmap";
 
    fd = open(fname, O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd == -1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }
    if (fstat(fd, &sb) == -1)
    {
        perror("fstat");
        return 1;
    }
 
    buf = mmap(0, sb.st_size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (buf == MAP_FAILED)
    {
        perror("mmap");
        return 1;
    }
 
    if (close(fd) == -1)
    {
        perror("close");
        return 1;
    }
 
    for (len = 0; len < sb.st_size; ++len)
    {
        buf[len] = toupper(buf[len]);
        /*putchar(buf[len]);*/
    }
 
    if (munmap(buf, sb.st_size) == -1)
    {
        perror("munmap");
        return 1;
    }
    return 0;
}
#gcc –o t_mmap t_mmap.c
#strace ./t_mmap
open("/tmp/file_mmap", O_RDWR|O_CREAT, 0600) = 3 //open，返回fd=3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=18, ...}) = 0 //fstat, 即文件大小18
mmap2(NULL, 18, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, 3, 0) = 0xb7867000 //mmap文件fd=3
close(3)                                = 0 //close文件fd=3
munmap(0xb7867000, 18)                  = 0  //munmap，移除0xb7867000这里的内存映射

虽然没有看到read/write写文件操作，但此时文件/tmp/file_mmap中的内容已由www.perfgeeks.com改变成了WWW.PERFGEEKS.COM .这里mmap的addr是0(NULL)，offset是18，并不是一个内存页的整数倍，即有4078bytes（4kb-18）内存空间被闲置浪费了。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd, len;
    char *buf;
    char *fname = "/tmp/file_mmap";
    ssize_t ret;
    struct stat sb;
 
    fd = open(fname, O_CREAT|O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);
    if (fd == -1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }
    if (fstat(fd, &sb) == -1)
    {
        perror("stat");
        return 1;
    }
 
    buf = malloc(sb.st_size);
    if (buf == NULL)
    {
        perror("malloc");
        return 1;
    }
    ret = read(fd, buf, sb.st_size);
    for (len = 0; len < sb.st_size; ++len)
    {
        buf[len] = toupper(buf[len]);
        /*putchar(buf[len]);*/
    }
 
    lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    ret = write(fd, buf, sb.st_size);
    if (ret == -1)
    {
        perror("error");
        return 1;
    }
 
    if (close(fd) == -1)
    {
        perror("close");
        return 1;
}
free(buf);
    return 0;
}
#gcc –o t_rw t_rw.c
open("/tmp/file_mmap", O_RDWR|O_CREAT, 0600) = 3 //open, fd=3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=18, ...}) = 0 //fstat, 其中文件大小18
brk(0)                                  = 0x9845000  //brk, 返回当前中断点
brk(0x9866000)                          = 0x9866000  //malloc分配内存,堆当前最后地址
read(3, "www.perfgeeks.com\n", 18)      = 18 //read
lseek(3, 0, SEEK_SET)                   = 0 //lseek
write(3, "WWW.PERFGEEKS.COM\n", 18)     = 18 //write
close(3)                                = 0