用mmap做I/O

 1.   Introduction

 　　mmap是Linux中一个相对复杂的函数，仅函数的参数就有6个。但是他也是一个十分强大的函数，在文件I/O，进程间通信，和malloc函数的实现中皆有他的身影。mmap的强大来源于他和进程的地址空间存在十分密切的关系。mmap用于创建一个虚拟内存区域(vm_area_struct)。

 　　mmap六个参数：addr一般置为NULL，先按下不表。length表示映射的内存区域的大小。prot是一组标识位，表示映射的内存区的权限，包括(读，写，执行，无法访问)。flags表示采用怎样的方式去映射内存区域（私有：MAP_PRIVATE，共享：MAP_SHARED）。fd在文件映射时表示文件描述符。offset表示文件映射时文件的起点。fd和offfset只有在文件映射时，才生效。

表1

 

  　　mmap支持的映射方式如表2所示，共有四种，包括私有文件映射，共享文件映射，私有匿名映射，共享匿名映射。本节我仅就共享文件映射进行讲解。

表2

 

2.  共享文件映射

    共享映射表示多个进程的虚拟地址空间共享(映射到)同一个相应的物理内存中的区域。任何一个进程对虚拟内存区域写入数据，都会导致相应的文件发生更改。文件映射表示我们要将一个文件映射到进程的虚拟地址空间中。下面我用一个执行文件拷贝功能的代码，来讲解一下如何去使用共享文件映射。

    文件的拷贝过程共分为以下几个步骤：

    1>. 打开源文件，并创建一个目的文件。获取文件描述符。

    2>. 获取源文件的大小，并设置目的文件的大小和源文件一致。

    开始执行文件的拷贝工作，我们限制每次最多只能拷贝1GB数据（其实我是看APUE这么写的，嘿嘿）。 因为存在这个限制和我们使用memcpy函数复制数据，我们只能多次mmap。copyed表示已经复制的文件大小。cpsize表示本次映射和拷贝的大小。

 

    3>. 调用mmap函数将源文件和目的文件映射到不同的vma，并获取首地址src_addr和dst_addr。

    4>. 使用memcpy函数执行拷贝操作（src_addr to dst_addr)。

    5>. 调用munmap函数释放映射的区域。

3. 总结

    今天只是简单的总结一下如何使用mmap函数去实现文件的拷贝功能，在后续的章节里，我还会就其他的映射方式，和内核相关的原理进行讲解。

4. 参考

a. Linux系统编程手册

b. 深入理解Linux内核

c. 学堂在线Linux分析与应用