2019-10-14 mmap，mremap，munmap，msync

mmap，mremap，munmap，msync详解

mmap

概述：

一种内存映射文件的方法：

mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上，如果文件的大小不是所有页的大小之和，最后一个页不被使用的空间将会清零。即映射长度最小都是一内存页。

mmap操作提供了一种机制，让用户程序直接访问设备内存，这种机制，相比较在用户空间和内核空间互相拷贝数据，效率更高。在要求高性能的应用中比较常用。mmap映射内存必须是页面大小的整数倍，面向流的设备不能进行mmap，mmap的实现和硬件有关。

文件一旦被映射后，调用mmap()的进程对返回地址的访问是对某一内存区域的访问，暂时脱离了磁盘上文件的影响。只有在调用了munmap()后或者msync()时，才把内存中的相应内容写回磁盘文件，所写内容仍然不能超过文件的大小。

函数:

#include 
函数原型
void* mmap(void* start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset);

参数：
start：映射区的开始地址，设置为0时表示由系统决定映射区的起始地址。
length：映射区的长度。//长度单位是 以字节为单位，不足一内存页按一内存页处理
prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。是以下的某个值，可以通
过 | 运算合理地组合在一起

	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：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享。它的值可以是一个或者
	   多个以下位的组合体
    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。
    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MAP_SHARED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。
    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。
    
fd：有效的文件描述词。一般是由open()函数返回，其值也可以设置为-1，此时需要指
定flags参数中的MAP_ANONYMOUS,表明进行的是匿名映射，只能用于具有亲缘关系的进
程间通信。
off_toffset：被映射对象内容的起点。

返回值：
成功执行时，mmap()返回被映射区的指针。失败时，mmap()返回MAP_FAILED。

应用：

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。

mremap

概述：

重新映射虚拟内存地址。

函数：

#include 

void * mremap（void * old_address ，size_t old_size ，
			size_t new_size ，int flags ，... / * void * new_address  * /）;

参数：
old_address：是您所使用的虚拟内存块的旧地址想要扩大（或缩小）。注意old_address必须是页面对齐
old_size：是虚拟内存块的旧大小。如果old_size的值为零，则mremap（）将创建
       	  相同页面的新映射。new_size将是新映射的大小。
new_size：是请求后虚拟内存块的大小。
flags：默认情况下，如果没有足够的空间在当前位置展开映射，则  mremap（）失败。
	MREMAP_MAYMOVE:允许内核将映射重定位到新的虚拟地址。
	MREMAP_FIXED  （从Linux 2.3.31开始）
	mremap（）接受第五个参数  void * new_address，该参数指定映射必须移至页
	面对齐地址。在new_address和new_size指定的地址范围内的所有先前映射都不会
	被映射。如果指定了MREMAP_FIXED，还必须指定MREMAP_MAYMOVE。
	
new_address：可选择映射地址的位置，也可NULL，系统返回映射地址。

返回值：
成功时，mremap（）返回一个指向新虚拟内存区域的指针。
错误时，将返回值MAP_FAILED

应用：

修改文件后，文件大小发生改变，通常与ftruncate()连用，ftruncate()用于修改文件大小，然后进行可进行重新映射mremap()。

int ftruncate(int fd,off_t length);
功能：
将参数fd指定的文件大小改为参数length指定的大小。

返回值：
执行成功则返回0，失败返回-1。

munmap

概述：

用来解除内存映射。当进程结束或利用exec相关函数来执行其他程序时，映射内存会自动解除，但关闭对应的文件描述符时不会解除映射。

函数：

 #include
 
 int munmap(void *start,size_t length);
 
  参数：
  start：所指的映射内存起始地址。
  length：取消的内存大小。
  
  返回值：
  如果解除映射成功则返回0，否则返回－1

msync

概述：

刷新映射空间的对共享内容的改变,写到磁盘，使磁盘文件内容与共享内存区中的内容一致。往往在调用munmap()后才执行该操作。

函数：

#include

int msync ( void * addr, size_t len, int flags);

参数：
	addr：文件映射到进程空间的地址；
	len：映射空间的大小；
	flags：刷新的参数设置：
		  MS_ASYNC（异步）时，调用会立即返回，不等到更新的完成；
		  MS_SYNC（同步）时，调用会等到更新完成之后返回；
		  MS_INVALIDATE（通知使用该共享区域的进程，数据已经改变）时，在共享
		  内容更改之后，使得文件的其他映射失效，从而使得共享该文件的其他进程
		  去重新获取最新值；
		  
返回值：
成功则返回0；失败则返回-1；