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\n", 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\n", 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\n", 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\n", mem);
while (1) {
printf("name=%s,num=%d\n", mem->name,mem->num);
sleep(1);
} //释放
munmap(mem, length);
close(fd);
return 0;
}

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