【Linux】mmap函数的内存映射

API

#include <sys/mman.h>

---

mmap

//将文件映射到内存
void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fildes, off_t off);

成功：返回一个地址指针。
失败：返回MAP_FAILED

---

参数说明

addr：指定分配内存的起始地址，0时由OS决定

len：需要分配的内存长度

prot ：期望的内存保护标识，不能与文件打开模式冲突
PROT_EXEC //页内容可以被执行
PROT_READ //页内容可以被读取
PROT_WRITE //页可以被写入
PROT_NONE //页不可访问

flags ：在调用mmap()时必须要指定MAP_SHARED 或MAP_PRIVATE。
MAP_FIXED //使用指定的映射起始地址，如果由start和len参数指定的内存区重叠于现存的映射空间，重叠部分将会被丢弃。如果指定的起始地址不可用，操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。
MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新。
MAP_PRIVATE //建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。
MAP_DENYWRITE //这个标志被忽略。
MAP_EXECUTABLE //同上
MAP_NORESERVE //不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留，对映射区修改的可能会得到保证。当交换空间不被保留，同时内存不足，对映射区的修改会引起段违例信号。
MAP_LOCKED //锁定映射区的页面，从而防止页面被交换出内存。
MAP_GROWSDOWN //用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。
MAP_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件关联。(此时 fildes=-1)
MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的别称，不再被使用。
MAP_FILE //兼容标志，被忽略。
MAP_32BIT //将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP_FIXED指定时会被忽略。当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。
MAP_POPULATE //为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。
MAP_NONBLOCK //仅和MAP_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。
fildes ：打开的文件描述符open()

off:文件的偏移

对返回得到的地址，我们就可以在这个地址上进行操作修改映射得到的内存。

注：经过自己对进程间通信的尝试，如果是空文件的映射的话，是会出现bus error错误的，是越界行为，所以需要在创建文件后写入一些东西。
ex write(fildes," ",1);

---

msync

//将内存中的映射写回文件（因此在之前都是不会写回文件的，MAP_ANONYMOUS除外）
int msync(void *addr, size_t len, int flags);

---

参数说明

addr
指向的内存地址

len
刷新区域长度

flags:
MS_AYNC
MS_SYNC
MS_INVALIDATE//文件中读回数据

---

munmap

//释放映射内存
int munmap(void *addr, size-t len);
如果有MAP_SHARED标识，是会被写回文件的。
如果标识为MAP_PRIVATE，是不会被写回文件的。

---

参数说明

addr
指向映射的内存地址
len
将更要被释放的长度（所以此处可见，使可以分块释放映射的）

---

进程通信

Server

#include <sys/mman.h>
#include <memory.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int main()
{
    char buf[1024];
    memset(buf,0,1024);

    int fildes=open("./tmp",O_CREAT|O_RDWR,S_IRUSR|S_IWUSR);
    write(fildes," ",1);

    if(fildes==-1){
    fprintf(stderr,"Open file error");
    return 0;
    }
    char *addr=(char *)mmap(0,1024,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fildes,0);

    if(addr==MAP_FAILED){
    perror("map failed");
    }else{
    //Add file lock
    struct flock lock;
    lock.l_start=0;
    lock.l_whence=SEEK_SET;
    lock.l_len=0;
    lock.l_pid=getpid();

    printf("Enter 'exit' to exit\n");
    while(true){
        memset(buf,0,1024);
        gets(buf);
        lock.l_type=F_WRLCK;
        fcntl(fildes,F_SETLKW,&lock);
        memcpy(addr,buf,1024);
        lock.l_type=F_UNLCK;
        fcntl(fildes,F_SETLKW,&lock);
        if(strcmp(buf,"exit")==0)
        break;
    }  
    }
    munmap(addr,1024);
    close(fildes);
    return 0;
}

Client

#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>

int main()
{
    char *content;
    char buf[1024];
    int fd=open("./tmp",O_RDONLY,S_IRUSR);
    if(fd==-1){
    perror("File open error");
    return 0;
    }
    content=(char *)mmap(0,1024,PROT_READ,MAP_SHARED,fd,0);

    if(content==MAP_FAILED){
    perror("Map error");
    }else{

    printf("Read from server:\n");
    while(true){
        if(strcmp(content,buf)!=0){
        printf("%s\n",content);
        memcpy(buf,content,1024);
        }else{
        if(strcmp(content,"exit")==0)
            break;
        }
        }
    }

    //Delete the file
    unlink("./tmp");
    munmap(content,16);
    close(fd);
    return 0;
}