《UNIX环境高级编程》笔记--存储映射IO

存储映射IO使一个磁盘文件与存储空间中的一个缓冲区相映射。于是当从缓冲区中取数据，就相当于读文件中的相应的字节；

将数据存入缓冲区，则相应字节就自动写入文件，这样就可以在不是用read和write的情况下执行IO。

这可以通过mmap函数实现。

#include<sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flag, int filedes, off_t off);
//成功则返回映射区的起始地址，出错则返回MAP_FAILED

addr参数用于指定映射区的起始地址。通常将其设置为0，这表示由系统选择该映射区的起始地址。函数的返回地址是该

映射区的起始地址。

filedes指定要被映射文件的描述符。

len是映射的字节数。

off是要映射字节在文件中的起始偏移量。

prot参数说明对映射存储区的保护要求，见下表。

可以通过按位或指定任意组合，但是要求不能超过文件open模式访问权限。

flag参数影响存储区的多种属性。

MAP_FIXED ：返回值必须等于addr。因为这不利于可移植性，所以不鼓励使用，如果未指定标志，而且addr非0，则内核

只把addr视为在何处设置映射区的一种建议，但是不保证会使用所要求的地址。

MAP_SHARED：这一标志说明了本进程对映射区所进行的存储操作的配置。此标志指定存储操作修改映射文件，这就是

说，存储操作相当于对该文件的write。必须指定本标志或下一个标志（MAP_PRIVATE），但不能同时指定。

MAP_PRIVATE：本标志说明，对映射区的存储操作导致创建该映射文件的一个私有副本。所有后来对该映射区的引用都

是引用该副本，而不是原始文件。

存储映射文件在进程内存空间中的安排如下：

off和addr的值通常应当是系统虚拟内存页长度的倍数。因为映射文件的起始偏移量受系统虚拟内存页长度的限制，那么如

果映射区的长度不是页长的整数倍时，将如何呢？假定文件长12字节，系统页长512字节，则系统通常提供512字节的映射

区，其中后500个字节被设置为0.

调用mprotect可以更改一个现存映射存储区的权限。

#include<sys/mman.h>
int mprotect(void *addr, size_t len, int prot);
//若成功返回0，出错则返回-1.

prot的许可值与mmap中prot参数一样。

如果在共享存储映射区中的页已被修改，那么我们可以调用msync将该页冲洗到被映射的文件中，msync函数类似于

fsync，但作用于存储映射区。

#include<sys/mman.h>
int msync(void *addr, size_t len, int flag);
//若成功则返回0，出错则返回-1.

flag参数是我们对如何冲洗存储区有某种程度的控制。

MS_ASYNC：简化被写页的调度。

MS_SYNC：在返回之前等待写操作完成。（一定要指定MS_ASYNC和MS_SYNC中的一个）

MS_INVALIDATE是一个可选标志，使用它们以通知操作系统丢弃与地层存储器没有同步的任何页。

进程终止时，或调用munmap之后，存储营社区就被自动解除映射。关闭文件描述符filedes并不解除映射区。

#include<sys/mman.h>
int munmap(caddr_t addr, size_t len);
//若成功则返回0，出错则返回-1.

munmap不会影响被映射的对象，也就是说，调用munmap不会使营社区的内容写到磁盘文件上。对于MAP_SHARED区

磁盘文件的更新，在写到存储映射区时按内核虚拟内存算法自动进行，在解除了映射后，对于MAP_PRIVATE存储区的修改

被丢弃。

实践：

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

int main(void){
        int fdout;
        void *dst;
        char* src = "1234567890";

        if((fdout = open("mtxt",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,S_IRUSR|S_IWUSR)) < 0){
                perror("open");
                return -1;
        }
        if(lseek(fdout,10,SEEK_SET) < -1){
                perror("lseek");
                return -1;
        }
        if(write(fdout,"",1) < 0){
                perror("write");
                return -1;
        }

        if((dst = mmap(0,10,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED, fdout, 0)) < 0){
                perror("mmap");
                return -1;
        }
        memcpy(dst,src,10);
        return 0;
}

运行结果：

root@gmdz-virtual-machine:~# ./a.out
root@gmdz-virtual-machine:~# cat mtxt
1234567890

操作dst地址就是操作mtxt文件。