Linux进程间通信——内存共享映射

一、概念

什么是内存共享映射？

• 将磁盘文件的一部分直接映射到内存中
• 共享内存，就是两个或多个进程都可以访问的同一块内存空间，一个进程对这块空间内容的修改可为其他参与通信的进程所看到的

映射种类

• 共享映射（share），内存中数据修改时，磁盘对应也同时修改
• 私有映射（private），内存中数据修改时，磁盘不修改

内存共享特点

• 实现进程间通信最简单也是最直接的方法就是共享内存——为参与通信的多个进程在内存中开辟一个共享区。由于进程可以直接对共享内存进行读写操作，因此这种通信方式效率特别高，但其弱点是，它没有互斥机制，需要信号量之类的手段来配合。

二、相关函数

mmap

• 功能：mmap可以把磁盘文件的一部分直接映射到内存，这样文件中的位置直接就有对应的内存地址，对文件的读写可以直接用指针来做而不需要read/write函数
  

• 头文件：
  include

• 函数原型：
  void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

• 参数：

  参数1：内存的地址的哪个位置
  传NULL，操作系统会自动找一块内存空间，若不为空，则给内核一个提示，应该从什么地址开始映射，内核会选择addr之上的某个合适的地址开始映射，真正的映射首地址通过返回值可以得到

  参数2：申请的内存长度

  参数3：页面属性(权限)，一页（4096字节）
  PROT_EXEC 表示映射的这一段可执行
  PROT_READ 表示映射的这一段可读
  PROT_WRITE 表示映射的这一段可写
  PROT_NONE 表示映射的这一段不可访问
  参数4：状态标志
  （flag参数有很多种取值，这里只讲两种，其它取值可查看mmap(2)）
  MAP_SHARED多个进程对同一个文件的映射是共享的，一个进程对映射的内存做了修改，另一个进程也会看到这种变化。
  MAP_PRIVATE多个进程对同一个文件的映射不是共享的，一个进程对映射的内存做了修改，另一个进程并不会看到这种变化，也不会真的写到文件中去。
  参数5：fd该文件的描述符
  参数6：offset偏移量，从什么位置开始偏移
  按页偏移，必须是页大小的整数倍，在32位体系统结构上通常是4K（4096字节）的整数倍

• 返回值：如果mmap成功则返回映射首地址，如果出错则返回常数MAP_FAILED

munmap

• 功能：解除映射
• 头文件：
  include
• 函数原型：
  int munmap(void *addr, size_t length);
• 参数：
  参数1：接触映射的地址
  参数2：接触映射空间的长度
• 返回值： 成功返回0，出错返回-1

注意

• 当进程终止时，该进程的映射内存会自动解除，也可以调用munmap解除映射
• 段错误（权限出错），总线出错（可写入大小不足）
• 文件在磁盘中是用ASCII码形式存储
  
  举个例子通过mmap将hello.txt文件中数据修改

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(void)
{
	int *p;
	int len;
	int fd = open("hello.txt", O_RDWR);//打开hello文件
	if (fd < 0)
	{
		perror("open hello");
		exit(1);
	}

	len = lseek(fd, 0, SEEK_END);
	p = mmap(NULL, len, PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
	if (p == MAP_FAILED)
	{
		perror("mmap");
		exit(1);
	}

	p[0] = 0x30313233;//更改前4位数据为 3 2 1 0

	close(fd);
	munmap(p, 6);
	return 0;
}

运行结果如下