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一、一文搞定mmap内存映射原理
本文将深入解析内存映射文件技术mmap，它通过将文件或对象映射到进程地址空间，实现地址空间与文件磁盘地址的一一对应，使得进程能够通过指针操作内存，而系统会自动管理数据同步，无需频繁的系统调用。
在Linux内核中，内存管理采用页式结构，进程通过task_struct和mm_struct描述其内存空间，其中vm_area_struct用于描述虚拟内存区域。当内存空间需求变化，会使用链表或红黑树进行动态管理。
mmap的核心功能包括：建立内存和文件的映射关系、仅初始化映射而不进行数据拷贝、解除映射关系、对内存区域设置保护和同步操作。例如，mprotect允许调整内存保护级别，msync则确保映射区域的修改被写回文件。
在JDK的DirectByteBuffer示例中，我们看到了mmap在内存管理中的实际应用，通过strace跟踪，可以看到一系列mmap、mprotect、brk和munmap等系统调用的交互过程，显示了mmap如何高效地进行内存操作，避免了常规IO中的两次数据拷贝。
二、mmap是什么文件
mmap是系统文件。
mmap文件是内存映射文件，它是将磁盘文件映射到内存中，使得内存和文件可以像操作内存一样直接进行读写操作。这种机制提供了一种高效的文件读写方式，广泛应用于操作系统、数据库以及许多应用程序中。
详细解释如下：
1.mmap的基本概念
mmap是一种内存映射机制，它允许应用程序将磁盘文件的一部分或全部映射到程序的地址空间中。通过这种方式，程序可以直接对映射后的内存区域进行读写操作，而不需要像传统I/O操作那样通过系统调用读写文件。这种机制提高了文件操作的效率，因为对内存的直接操作通常比磁盘I/O操作更快。
2.mmap的应用场景
mmap在多种场景下都有广泛的应用。例如，在数据库管理中，当需要处理大量数据时，mmap可以有效地提高数据读写的效率。此外，在一些需要实时处理大量文件的应用程序中，如视频处理、图像处理等，mmap也发挥着重要作用。通过mmap，这些程序可以快速地读取文件数据并进行处理。
3.mmap的工作原理
当使用mmap将文件映射到内存时，操作系统会创建一个与文件相关联的虚拟内存区域。应用程序可以通过指针访问这个区域，就像访问普通内存一样。当程序对映射区域的内存进行写操作时，实际上也是在修改对应文件的内容。这种机制实现了内存和文件的无缝连接，提高了数据处理的效率。
总之，mmap是一种重要的内存映射机制，它将磁盘文件映射到内存中，提高了文件操作的效率。在需要处理大量数据或实时处理文件的场景中，mmap发挥着重要作用。
mmap如何运用
2023-11-1314:41·编码小哥mmap是什么
mmap是C语言中的一个系统调用，它允许程序将一个文件或者其他的对象映射到进程的地址空间。这种机制使得进程可以直接读取和修改被映射的对象，而不需要通过I/O系统调用来访问。mmap的主要用途包括：*将一个普通文件映射到内存中，以便进行高效的读写操作；*创建一个匿名内存映射，用于在进程之间共享数据；*在特定情况下，可以使用mmap来代替malloc等动态内存分配函数。要使用mmap，你需要包含<sys/mman.h>头文件，并且调用mmap()函数。该函数的基本形式如下：void*mmap(void*addr，size_tlength，intprot，intflags，intfd，off_toffset);其中，addr:参数指定映射的起始地址，如果为NULL，则由系统自动选择地址；length:参数指定映射的长度；prot:参数指定映射区的保护模式，可以是PROT_READ、PROT_WRITE或PROT_EXEC等值的组合；flags:参数指定映射的行为，可以是MAP_SHARED、MAP_PRIVATE等值的组合；fd:参数指定文件描述符，如果是匿名映射则设为-1；offset:参数指定从文件开头开始映射的位置。当你完成映射后，可以通过munmap()函数来删除映射。需要注意的是，由于mmap涉及到底层的内存管理和文件系统操作，因此使用不当可能会导致程序崩溃或者其他严重的问题。因此，在使用mmap之前，最好先了解其工作原理和使用注意事项。并发读写举例以下是一个使用mmap实现的并发读写示例：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/mman.h>#include<pthread.h>
//全局变量intnumThreads;char*mappedFile;
//读写函数void*writeData(void*arg){longthreadID=(long)arg;for(inti=threadID;i<numThreads;i+=numThreads){//写入数据mappedFile[i]='a'+i%('z'-'a');}}
void*readData(void*arg){longthreadID=(long)arg;for(inti=threadID;i<numThreads;i+=numThreads){//读取数据charch=mappedFile[i];printf("%d:Read'%c'"，threadID，ch);}}
intmain(intargc，char**argv){//解析命令行参数if(argc!=2){printf("Usage:%snum_threads"，argv[0]);return1;}numThreads=atoi(argv[1]);
//打开一个文件FILE*file=fopen("test.txt"，"w+");if(file==NULL){printf("Failedtoopenfile.");return-1;}
//设置文件大小fseek(file，numThreads，SEEK_SET);ftruncate(fileno(file)，numThreads);
//重新定位到文件开头fseek(file，0L，SEEK_SET);
//映射整个文件mappedFile=(char*)mmap(NULL，numThreads，PROT_READ|PROT_WRITE，MAP_SHARED，fileno(file)，0);if(mappedFile==MAP_FAILED){printf("Failedtomapfile.");return-1;}
//创建线程pthread_tthreads[numThreads];for(inti=0;i<numThreads;i++){if(i%2==0){pthread_create(threads[i]，NULL，writeData，(void*)(long)i);}else{pthread_create(threads[i]，NULL，readData，(void*)(long)i);}}
//等待所有线程完成for(inti=0;i<numThreads;i++){pthread_join(threads[i]，NULL);}
//取消映射munmap(mappedFile，numThreads);
return0;}
在这个示例中，首先解析命令行参数以确定线程数量。然后，创建一个足够大的空文件，并将其全部映射到内存中。接着，创建相同数量的线程，其中一半执行写操作，另一半执行读操作。最后，等待所有线程完成，并取消映射。
注意在并发环境中使用mmap时，必须确保在某个时间段内只有一个线程访问某个映射区域。否则，可能会出现竞态条件或其他并发问题。本示例通过交替创建读写线程，避免了这个问题。【WINDRISES NETWORK MARKETING】尊享直接对接老板
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