mmap实现原理解析

mmap是Linux下的一种内存映射文件的方法,它将文件或对象映射到进程的地址空间,实现文件和内存的一对一映射,减少了数据拷贝,提高了效率。mmap内存映射包括三个阶段:创建虚拟映射区域、建立文件地址和虚拟地址的映射,以及缺页异常导致的数据加载。此外,mmap还能通过/dev/mem映射物理内存,直接访问系统物理内存。

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阅读目录

  • mmap内存映射
  • mmap内存映射实现过程
  • mmap通过/dev/mem映射物理内存

mmap内存映射

在unix/linux平台下读写文件,一般有两种方式。第一种是首先open文件,接着使用read系统调用读取文件的全部或一部分。于是内核将文件的内容从磁盘上读取到内核页高速缓冲,再从内核高速缓冲读取到用户进程的地址空间。这么做需要在内核和用户空间之间做四次数据拷贝。而且当多个进程同时读取一个文件时,则每一个进程在自己的地址空间都有这个文件的副本,这样也造成了物理内存的浪费。如下图所示:
在这里插入图片描述

第二种方式是使用内存映射的方式。mmap是一种内存映射文件的方法,即将一个文件或者其它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映关系。实现这样的映射关系后,进程就可以采用指针的方式读写操作这一段内存,而系统会自动回写脏页面到对应的文件磁盘上,即完成了对文件的操作而不必再调用read,write等系统调用函数。相反,内核空间对这段区域的修改也直接反映用户空间,从而可以实现不同进程间的文件共享。如下图所示:
在这里插入图片描述

由上图可以看出,进程的虚拟地址空间,由多个虚拟内存区域构成。虚拟内存区域是进程的虚拟地址空间中的一个同质区间&#

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