Linux記憶體管理 mmap

2021-09-29 10:16:59 字數 3781 閱讀 1658

mmap/munmap是常用的乙個系統呼叫，使用場景是：分配記憶體、讀寫大檔案、連線動態庫檔案、多程序間共享記憶體。

mmap/munmap函式宣告如下：

#include void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,


int fd, off_t offset);


int munmap(void *addr, size_t length);


prot：記憶體區域的讀/寫/執行屬性。


flags：記憶體對映的屬性，共享、私有、匿名、檔案等。


fd：表示這是乙個檔案對映，fd是開啟檔案的控制代碼。
下面是prot對應的引數組合：

#define prot_read    0x1        /* page can be read */


#define prot_write    0x2        /* page can be written */


#define prot_exec    0x4        /* page can be executed */


#define prot_sem    0x8        /* page may be used for atomic ops */


#define prot_none    0x0        /* page can not be accessed */


#define prot_growsdown    0x01000000    /* mprotect flag: extend change to start of growsdown vma */


#define prot_growsup    0x02000000    /* mprotect flag: extend change to end of growsup vma */
flags引數組合有：

#define map_shared    0x01        /* share changes */---------建立乙個共享對映的區域，多個程序可以對映到乙個檔案，掐程序可以看到對映內容的改變，修改後內容會同步到磁碟中。


#define map_private    0x02        /* changes are private */--建立乙個私有的寫時複製的對映，其他程序看不到對映內容的改變，也不會同步到磁碟中。


#define map_fixed    0x10        /* interpret addr exactly */-使用指定的對映起始位址，如果有start和len引數指定的記憶體區重疊於現存的對映空間，重疊部分將會被丟棄。如果指定起始位址不可用，操作將會失敗。並且起始位址必須落在頁的邊界上。


#define map_anonymous    0x20        /* don't use a file */---匿名對映，對映區不與任何檔案關聯。此時fd應設定為-1。


#ifdef config_mmap_allow_uninitialized


# define map_uninitialized 0x4000000    /* for anonymous mmap, memory could be uninitialized */


#else


# define map_uninitialized 0x0        /* don't support this flag */


#endif


#define map_growsdown    0x0100        /* stack-like segment */--------------告訴核心vm系統，對映區可以向下擴充套件。


#define map_denywrite    0x0800        /* etxtbsy */


#define map_executable    0x1000        /* mark it as an executable */


#define map_locked    0x2000        /* pages are locked */-------------------鎖定對映區頁面，從而防止頁面被交換出記憶體。


#define map_noreserve    0x4000        /* don't check for reservations */


#define map_populate    0x8000        /* populate (prefault) pagetables */---對檔案對映來說，會提前預讀檔案內容到對映區域，只支援私有對映。


#define map_nonblock    0x10000        /* do not block on io */--------------和map_populate一起使用時才有意義。不執行預讀，只為已存在與記憶體中的頁面建立頁表入口。


#define map_stack    0x20000        /* give out an address that is best suited for process/thread stacks */
根據mmap是否對映到檔案、是共享還是私有對映，將對映型別分成四類，使用場景如下：

場景私有影射

共享對映

匿名對映

通常用於記憶體分配

fd=-1，flags=map_anonymous|map_private

通常用於程序間記憶體共享，常用於父子程序之間通訊。

fd=-1，flags=map_anonymous|map_shared

檔案對映

通常用於載入動態庫

flags=map_private

通常用於記憶體對映io、程序間通訊、讀寫檔案。

flags=map_shared

使用者空間的mmap，在核心中的起點是mmap_pgoff。

#include #include void main(void)


...


mmap(0x20000000, 10240, prot_read, map_private|map_fixed|map_anonymous, -1, 0) = 0x20000000


mmap(0x20000000, 1024, prot_read, map_private|map_fixed|map_anonymous, -1, 0) = 0x20000000


...
如果將第二個mmap的map_fixed去掉呢？結果如下：

...


mmap(0x20000000, 10240, prot_read, map_private|map_fixed|map_anonymous, -1, 0) = 0x20000000


mmap(0x20000000, 1024, prot_read, map_private|map_anonymous, -1, 0) = 0x7fcb336e1000


...
可以看出如果對映區屬性包含map_fixed，則會覆蓋原來區域；如果沒有map_fixed，核心會找到乙個區域。

unsigned long mmap_region(struct file *file, unsigned long addr,


unsigned long len, vm_flags_t vm_flags, unsigned long pgoff)


...}
mmap建立檔案對映時，只建立了vma，而沒有分配對應的頁面和建立對映關係。

2.通過"blockdev --setra"來增大核心預設預讀視窗，預設是128kb。

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