linux内核mmap原理

最新推荐文章于 2024-09-25 13:58:27 发布
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本文详细介绍了内存映射机制，包括mmap系统调用的过程及其实现原理。从虚拟地址到物理地址的映射通过内核中的do_mmap_pgoff和mmap_region函数实现，并最终通过remap_pfn_range配置页目录表项来完成。文章还解释了页帧号(pfn)的概念及其与MMU映射表的关系。

应用空间

返回一段映射好的虚拟地址，操作这个虚拟地址就能操作到设备的物理地址

void * mmap(void *start,size_t length,int port,int flags,int fd,offset)

系统调用syscall

内核

do_mmap_pgoff 
     mmap_region //在当前的进程空间分配一个mmap区域，分配一个struct vm_area_struct对象，mmap区域的长度为PAGE大小的整数倍
         file->f_op->mmap(file,vma) //将分配的mmap区域映射到设备的内存上
             remap_pfn_range(vma,addr,pfn,size,prot)//需要完成页目录表项的配置
remap_pfn_range(vma,addr,pfn,size,prot)
//将参数addr起始大小为size的虚拟地址空间映射到pfn表示的一组的连续的物理页面上
//pfn为物理地址的页帧号，在页面大小为4kb的系统中，一个物理地址右移12位可以得到，与mmu映射表有关系
//port 页表中的属性位，比如cache
linux内核那些事之mmap
weixin_42730667的博客
10-11 1342
《linux mmap系统调用》主要描述了用户空间内mmap的使用及其注意事项，mmap最终还是要进入到内核态，如果没有指定addr则由内核分配一段可用的vma，如果已经指定addr则内核按照对齐等要求对addr地址进行整理，根据需要内核生成一个vma，以记录跟踪用户空间的使用情况，最后根据生成的vma以及fd做映射。 mmap主要过程 用户空间mmap主要是通过glibc，由glibc通过系统调用最终进入到内核态__do_sys_mmap()，以内核5.8.10版本为例，主要流程图如下： 主要.
linux do_mmap流程简析
daha1314的博客
05-01 929
linux do_mmap流程
linux网络编程之共享内存简介和mmap 函数
Meditation
06-14 7162
一、共享内存简介 共享内存区是最快的IPC形式，这些进程间数据传递不再涉及到内核，换句话说是进程不再通过执行进入内核的系统调用来传递彼此的数据。 即每个进程地址空间都有一个共享存储器的映射区，当这块区域都映射到相同的真正的物理地址空间时，可以通过这块区域进行数据交换，例如共享库就是这么实现的，很多进程都会使用同一个函数如printf，也许在真正的物理地址空间中只存在一份printf
linux mmap 使用
bruce_wang_janet的专栏
07-03 1746
一.前言mmap的具体实现以前在学习内核时学习过，但是对于其中的很多函数是一知半解的，有些只能根据其函数名来猜测其具体的功能，在本文中，一起来重新深入理解其具体的实现。二.mmap的用户层应用void *mmap(void *start,size_t leng
Linux内存映射（mmap）
Robin Hu的专栏
05-26 4687
本文编辑整理自:http://www.2cto.com/os/201204/129464.html http://hi.baidu.com/yoursguang/blog/item/81f77f387720022296ddd814.html http://mikeconan6.blog.163.com/blog/static/129723052200991811411776/?from
Linux 内核之 mmap 内存映射的原理及源码解析
neuHenry
05-22 3907
mmap 的全称是 memory map，中文意思是内存映射或地址映射，是 Linux 操作系统中的一种系统调用，其作用是将一个文件或者其它对象映射到进程的虚拟地址空间，实现磁盘地址和进程虚拟地址空间一段虚拟地址的一一对应关系。通过 mmap 系统调用我们可以让进程之间通过映射到同一个普通文件实现共享内存，普通文件被映射到进程虚拟地址空间当中后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行一系列操作，而不需要通过 I/O 系统调用来读取或写入。
Linux内核mmap保护机制研究.pdf
08-14
为了满足字数要求并尽可能详细地说明标题和描述中提到的“Linux内核mmap保护机制研究”的知识点，我将依据Linux内核中的mmap系统调用及内存保护机制进行扩展性的知识描述。 Linux内核通过mmap系统调用允许用户空间...
【值得收藏】Linux内核原理理解
m0_74282605的博客
11-14 1166
当进程再次被调度回来的时候，通过cpu_context中保存的ip回到了cpu_switch_to的下一条指令继续执行，而由于cpu_context中保存的sp导致当前进程回到自己的内核栈，经过一系列的内核栈的出栈处理，最后将原来保存在pt_regs中的通用寄存器的值恢复到了通用寄存器，这样进程回到用户空间就可以继续沿着被中断打断的下一条指令开始执行，用户栈也回到了被打断之前的位置，而进程访问的指令数据做地址转化也都是从自己的pgd开始进行一切对用户来说就好像没有发生一样。文件的层级表示关系。
Linux内存管理-详解mmap原理
Linux高级开发的博客
02-12 640
1. 一句话概括mmap mmap的作用，在应用这一层，是让你把文件的某一段，当作内存一样来访问。将文件映射到物理内存，将进程虚拟空间映射到那块内存。 这样，进程不仅能像访问内存一样读写文件，多个进程映射同一文件，还能保证虚拟空间映射到同一块物理内存，达到内存共享的作用。 2.虚拟内存？虚拟空间？ 其实是一个概念，前一篇对于这个词没有确切的定义，现在定义一下： 虚拟空间就是进程看到的所有地址组成的空间，虚拟空间是某个进程对分配给它的所有物理地址（已经分配的和将会分配的）的重新映射。 而虚拟...
深入解析Linux内核MMap机制与页故障处理
这篇文档详细讲解了Linux内核如何通过MMap功能实现进程间共享内存、文件映射和匿名映射，以及涉及的Page Fault处理机制，展示了内存管理和安全性的核心原理。这对于理解操作系统底层工作原理，尤其是内存管理的...
Linux —— mmap
weixin_51456835的博客
09-25 741
在 Linux 中，mmapaddr: 希望映射的起始地址，通常为NULL，表示由内核决定映射的地址。length: 映射区域的大小（以字节为单位）。prot: 映射区域的保护权限，决定映射的页面是否可读、可写等。常见的权限选项包括：PROT_READ: 可读。PROT_WRITE: 可写。PROT_EXEC: 可执行。PROT_NONE: 无权限。flags: 映射的类型和行为控制。常见的标志包括：MAP_SHARED: 共享映射，对该内存的修改会同步到文件。
Linux下mmap
qq_56999918的博客
09-27 7977
什么是mmap了？从名字上来看是memory map也就是地址映射，是一种内存映射文件的方法。mmap是一个可以将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间实现磁盘的地址和进程虚拟地址空间一段虚拟地址的一一对应关系。通过mmap这个系统调用我们可以让进程之间通过映射到同一个普通文件实现共享内存，普通文件被映射到进程地址空间当中之后，进程可以向访问普通内存一样对文件进行一系列操作。
细说linux IPC（三）：mmap系统调用共享内存
程序猿的挨踢人生
11-11 3524
【版权声明：尊重原创，转载请保留出处：blog.youkuaiyun.com/shallnet 或 .../gentleliu，文章仅供学习交流，请勿用于商业用途】         前面讲到socket的进程间通信方式，这种方式在进程间传递数据时首先需要从进程1地址空间中把数据拷贝到内核，内核再将数据拷贝到进程2的地址空间中，也就是数据传递需要经过内核传递。这样在处理较多数据时效率不是很高，而让多个进程共享
Linux mmap原理
m0_53157173的博客
10-29 3156
mmap是linux操作系统提供给用户空间调用的内存映射函数，很多人仅仅只是知道可以通过mmap完成进程间的内存共享和减少用户态到内核态的数据拷贝次数，但是并没有深入理解mmap在操作系统内部是如何实现的，原理是什么。linux段页式内存管理回顾mmap原理(一)进程启动映射过程，并在虚拟地址空间中为映射创建虚拟映射区域。
Linux mmap 详解
Steve Guo
01-05 2338
Linux mmap详解一、mmap()是什么二、mmap()原理三、mmap和常规文件操作的区别四、mmap相关函数五、mmap使用细节六、对mmap()返回地址的访问例子：情形一：一个文件的大小是5000字节，mmap函数从一个文件的起始位置开始，映射5000字节到虚拟内存中。**情形二：一个文件的大小是5000字节，mmap函数从一个文件的起始位置开始，映射15000字节到虚拟内存中，即映射...
Linux系统编程（5）——文件与IO之mmap函数
weixin_30298497的博客
07-24 159
mmap系统调用它本身提供了不同于一般对普通文件的访问方式，进程可以像读写内存一样对普通文件的操作。而Posix或系统V的共享内存IPC则纯粹用于共享目的，mmap()实现共享内存也是其主要应用之一。mmap系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用read()，write()等操作。我们的程序中...
mmap
liu0808的专栏
05-10 720
简单的目录 mmap基础概念 mmap内存映射原理 mmap和常规文件操作的区别 mmap优点总结 mmap相关函数 mmap实例 mmap基础概念 1.mmap内存映射原理 mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其他对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对应关系；实现这样的映射关系后，
Linux 之 mmap
weixin_45074185的博客
09-10 374
Linux 之 mmap 正文 mmap函数可以将磁盘文件与进程存储空间的一个缓冲区相映射，多个进程可以映射同一文件来实现共享内存。 1.函数原型 #include <sys/mman.h> void *mmap(void *adrr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset); int munmap(void *addr, size_t length); mmap函数：** 返回值： 成功：返回创建的映射区首地址；失败：
linux mmap函数
不会写代码的丝丽
03-13 636
mmap mmap是一个可用于IPC，文件拷贝的API,其特点在于所谓的0拷贝。本文需要读者自行了解虚拟内存机制，和进程隔离的简单知识。 我们假设两个进程A和进程B进行消息队列通信。 上面的流程： 进程首先会从用户空间的虚拟内存指向的实际物理内存的内容域拷贝到内核空间(用户态切换到内核态) 另一个进程从内核空间拷贝到用户空间的虚拟内存指向的实际物理内存(内核态到用户态) 简单的一个通信进行了两次的内存拷贝操作，和两次的状态的转化，效率较低，因此我们可以利用mmap进行通信。 mmap内存状态图： 进
linux编程 mmap原理
最新发布
06-13
### Linux mmap 函数的工作原理 `mmap` 是 Linux 系统中用于内存映射文件的系统调用。它允许将一个文件或设备直接映射到进程的地址空间，从而实现高效的文件访问和修改操作[^1]。其函数原型为： ```c void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset); ``` - `addr`：指定映射区域的起始地址。通常设置为 `nullptr`，让内核选择合适的地址。 - `length`：指定映射区域的大小（以字节为单位）。 - `prot`：指定映射区域的保护权限，例如 `PROT_READ`（可读）、`PROT_WRITE`（可写）、`PROT_EXEC`（可执行）等。 - `flags`：指定映射的类型和行为，例如 `MAP_SHARED`（共享映射）或 `MAP_PRIVATE`（私有映射）。 - `fd`：文件描述符，指向要映射的文件。 - `offset`：文件中开始映射的偏移量，必须是页大小的整数倍。 当成功调用时，`mmap` 返回一个指向映射区域的指针；如果失败，则返回特殊值 `MAP_FAILED`[^2]。 #### 工作机制 1. **内存映射**：`mmap` 将文件内容直接映射到进程的虚拟地址空间，使得对文件的操作可以通过简单的内存访问完成，避免了传统的 I/O 操作中的多次数据拷贝。 2. **按需加载**：只有在访问映射区域时，数据才会从磁盘加载到内存中，这种机制称为“延迟加载”或“按需分页”。 3. **共享与私有**： - 在 `MAP_SHARED` 模式下，对映射区域的修改会直接反映到文件中，并且这些修改对其他进程可见。 - 在 `MAP_PRIVATE` 模式下，对映射区域的修改不会影响原始文件，而是通过“写时复制”机制创建新的页面。 #### 使用场景 1. **大文件处理**：对于需要频繁访问的大文件，使用 `mmap` 可以显著提高性能，因为它减少了用户空间和内核空间之间的数据拷贝次数。 2. **进程间通信**：通过将同一段文件映射到多个进程的地址空间，可以实现高效的进程间通信。 3. **动态链接库**：操作系统通常使用 `mmap` 加载动态链接库到内存中。 4. **零拷贝技术**：结合 `mmap` 和网络 I/O，可以实现零拷贝的数据传输，减少 CPU 和内存的开销。 以下是一个简单的代码示例，展示如何使用 `mmap` 对文件进行写入操作[^3]： ```c #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <iostream> #include <unistd.h> #include <sys/mman.h> #define SIZE 4096 int main(int argc, char *argv[]) { if (argc != 2) { std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " filename" << std::endl; return 1; } std::string filename = argv[1]; int fd = ::open(filename.c_str(), O_CREAT | O_RDWR, 0666); if (fd < 0) { std::cerr << "open failed!!!" << std::endl; return 2; } ::ftruncate(fd, SIZE); // 设置文件大小 char *mmap_addr = (char *)::mmap(nullptr, SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); if (mmap_addr == MAP_FAILED) { perror("mmap error"); return 3; } for (int i = 0; i < SIZE; i++) { mmap_addr[i] = 'a' + i % 26; } ::munmap(mmap_addr, SIZE); // 取消映射 ::close(fd); // 关闭文件 return 0; } ``` ###
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