mmap的使用与底层原理

mmap（Memory Map，内存映射）是一种将文件或其它对象映射到进程虚拟地址空间的方法。通过 mmap，程序可以把文件的某一部分当作连续的内存来直接读写，而不需要再调用传统的 read 或 write 等 I/O 系统调用。

使用

mmap的函数签名如下：

cpp 复制代码

void* mmap(
    void* addr,
    size_t length,
    int prot,
    int flags,
    int fd,
    off_t offset
);

六个参数分别是

txt 复制代码

addr    希望映射到哪个虚拟地址，一般传 nullptr
length  映射多少字节
prot    这块内存允许你做什么：读 / 写 / 执行
flags   这块映射怎么和文件交互：私有 / 共享 等
fd      文件描述符
offset  从文件哪个位置开始映射

重点讲讲prot和flag的区别

prot控制内对这块内存做什么，常见值包括PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_EXEC、PROT_NONE

分别控制可以对返回的void*进行什么类型的操作，读/写/可执行/什么都不允许

flags控制内存与文件的映射关系MAP_PRIVATE、MAP_SHARED、MAP_ANONYMOUS

比如private，表示对内存的修改不会映射到文件，相当于是私有的，shared则是对内存的修改会映射到文件，别的进程也可以看见。当参数是MAP_ANONYMOUS时，表示不需要文件进行映射，这个一般用于父子进程之间本来就有一份进程地址空间的拷贝。

offset一般时page_size的倍数

原理

mmap 不是"把文件读进内存"，而是"在进程虚拟地址空间里建立一段映射关系，让这段虚拟地址背后对应文件页或匿名内存页"

mmap 干的事情，本质就是操作虚拟地址与物理页的映射关系。

与read的一个直观的对比如下

cpp 复制代码

char buffer[4096];
read(fd, buffer, 4096); //这里经历了一次拷贝从文件->page cache到用户态buffer的拷贝

void* p = mmap(...);//这里没经历拷贝就建立了映射关系
p[offset]; //读写时发生缺页中断，按需加载，少一次到用户态的拷贝

所以mmap一开始只是建立一个映射，并不会立马加载数据

prot = prot_shared时，便是两个进程的虚拟地址映射到同一个物理页，写时标记该页为脏页，之后会修改文件，同样也可以主动调用::msync(...)落盘，

prot = prot_priate时，进程正常读没有问题，写时会触发写时复制，讲物理页复制到一个新的匿名页，并在其上做对应的修改，于是其他映射到物理页的进程看不到修改

prot = MAP_ANONYMOUS | MAP_SHARED时，可以和fork配合，先mmap，简历映射，再fork,此时子进程把父进程的虚拟地址空间布局 继承过去且由于是share模式，此时虽然是匿名页，且父子进程虽然是两个不同的进程，且有自己的页表，但这两个页表项可以指向同一个物理页。

以上是我个人一些浅显的理解，以后再补充吧