linux中的两种共享内存。一种是我们的IPC通信System V版本的共享内存,另外的一种就是我们今天提到的存储映射I/O(mmap函数)
在说mmap之前我们先说一下普通的读写文件的原理,进程调用read或是write后会陷入内核,因为这两个函数都是系统调用,进入系统调用后,内核开始读写文件,假设内核在读取文件,内核首先把文件读入自己的内核空间,读完之后进程在内核回归用户态,内核把读入内核内存的数据再copy进入进程的用户态内存空间。实际上我们同一份文件内容相当于读了两次,先读入内核空间,再从内核空间读入用户空间。
Linux提供了内存映射函数mmap, 它把文件内容映射到一段内存上(准确说是虚拟内存上), 通过对这段内存的读取和修改, 实现对文件的读取和修改,mmap()系统调用使得进程之间可以通过映射一个普通的文件实现共享内存。普通文件映射到进程地址空间后,进程可以向访问内存的方式对文件进行访问,不需要其他系统调用(read,write)去操作。
mmap图示例:
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,
int fd, off_t offset);
这就是mmap系统调用的接口,mmap函数成功返回指向内存区域的指针,图上的进程的地址空间的开始地址就是mmap函数的返回值,失败返回MAP_FAILED。
addr,某个特定的地址作为起始地址,当被设置为NULL,系统会在地址空间选择一块合适的内存区域。
length说的是内存段的长度。
prot是用来设定内存段的访问权限。
prot参数 | 说明 |
---|---|
PROT_READ | 内存段可读 |
PROT_WRITE | 内存段可写 |
PROT_EXEC | 内存段可执行 |
PROT_NONE | 内存段不能被访问 |
flags参数控制内存段内容被修改以后程序的行为。
flags参数 | 说明 |
---|---|
MAP_SHARED | 进程间共享内存,对该内存段修改反映到映射文件中。提供了POSIX共享内存 |
MAP_PRIVATE | 内存段为调用进程所私有。对该内存段的修改不会反映到映射文件 |
MAP_ANNOYMOUS | 这段内存不是从文件映射而来的。内容被初始化为全0 |
MAP_FIXED | 内存段必须位于start参数指定的地址处,start必须是页大小的整数倍(4K整数倍) |
MAP_HUGETLB | 按照大内存页面来分配内存空间 |
fd参数是用来被映射文件对应的文件描述符。通过open系统调用得到。offset设定从何处进行映射。
mmap使用注意事项:
利用mmap进行非血缘进程间通信代码:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
struct STU
{
int age;
char name[20];
char sex;
};
int main(int argc,char *argv[]) //这个进程用于创建映射区进行写。
{
if(argc != 2)
{
printf("./a,out file");
exit(1);
}
struct STU student = {10,"xiaoming",'m'};
int fd = open(argv[1],O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(2);
}
ftruncate(fd,sizeof(struct STU)); //文件拓展大小。
struct STU *p = (struct STU*)mmap(NULL,sizeof(struct STU),PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);//创建一个结构体大小的共享映射区。共享映射区我们可以当做数组区看待。
if(p == MAP_FAILED)
{
perror("mmap");
exit(3);
}
close(fd); //关闭不用的文件描述符。
while(1)
{
memcpy(p,&student,sizeof(student));
student.age++;
sleep(1);
}
int ret = munmap(p,sizeof(student));
if(ret < 0)
{
perror("mmumap");
exit(4);
}
return 0;
}
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
struct STU
{
int age;
char name[20];
char sex;
};
int main(int argc,char *argv[]) //这个进程读
{
if(argc != 2)
{
printf("./a,out file");
exit(1);
}
int fd = open(argv[1],O_RDONLY,0644);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(2);
}
struct STU student;
struct STU *p = (struct STU*)mmap(NULL,sizeof(struct STU),PROT_READ,MAP_SHARED,fd,0);
if(p == MAP_FAILED)
{
perror("mmap");
exit(3);
}
close(fd);
int i = 0;
while(1)
{
printf("id = %d\tname = %s\t%c\n",p->age,p->name,p->sex);
sleep(2);
}
int ret = munmap(p,sizeof(student));
if(ret < 0)
{
perror("mmumap");
exit(4);
}
return 0;
}
代码截图:
分析:因为只创建一个结构体大小的共享内存,后面写入的数据把前面写入的数据覆盖了。