1.mmap 机制
2.Linux 中 mmap() 函数的内存映射问题理解？
3.Linux内存管理之mmap详解
4.apLinux下实现文件内存映射MMAPlinuxmm
5.Linux内核黑科技——mmap实现详解
6.Linux黑科技｜mmap实现详解（一文看懂~）
mmap 机制
Linux的mmap机制是一种高效内存映射文件的技术，它将文件或对象映射到进程的地址空间，形成文件磁盘地址与进程虚拟地址的直接对应关系。通过这种方式，进程能像操作内存一样处理文件，而系统会自动管理脏页面的tobinary源码回写，无需频繁调用系统调用。同时，内核对映射区域的修改会同步到用户空间，支持进程间的文件共享。
在Linux内存管理中，进程和内存空间通过task_struct和mm_struct结构体进行抽象。task_struct中包含mm指针，指向进程各自的mm_struct，每个进程拥有独立的内存空间。mm_struct则包含vm_area_struct的管理结构，当内存空间多时，使用红黑树，少时用链表。mm_struct还管理着进程的内存分配、搜索、解锁等功能，如线性区的管理、页表目录、引用计数等。
vm_area_struct用于描述内存区域，特别是在有后备文件的映射时，通过优先查找树结构加速与文件的关系定位。此外，Linux的内存映射通过C标准库的mmap函数实现，用户程序可以通过这个接口建立文件地址空间与虚拟内存区域的映射。内存管理上，Linux采用页式管理，虚拟地址通过页表转换为物理地址。
总结mmap内存映射，它涉及进程、内存空间和文件映射，其操作过程可以分为创建映射、维护映射关系和管理映射状态三个阶段。灵敏度源码mmap功能多样，支持有后备文件的私有和共享映射，以及匿名文件的映射，总共可以创建四种类型的映射。
Linux 中 mmap() 函数的内存映射问题理解？
深入理解Linux中mmap()函数的内存映射机制 在Linux的世界里，mmap()函数就像一把神秘的钥匙，解锁了内存与文件之间的直接连接。让我们一起揭开这个功能的神秘面纱，看看它是如何在内核层面上运作的。 首先，让我们摒弃虚拟内存这个商业化的概念，它在开发中并没有实际意义。在开发者的视野里，我们关注的是虚拟空间，即进程所见的所有地址构成的广袤区域。虚拟空间是对进程分配到的所有物理地址（已分配和将要分配的）的一种重新映射，它为我们提供了程序的运行舞台。 mmap的主要作用是让应用程序能够像操作内存一样直接访问文件。虽然其底层实现和性能优化是由内核和驱动器负责的，但作为开发者，你只需关注其功能，并根据需求灵活运用即可。不必过于纠结那些技术细节，让它在你的代码中发挥威力即可。 现在，我们来看看mmap的工作原理。当你调用mmap时，内核会在你的虚拟空间中预留一块区域，但不会立即分配物理内存。当你试图访问这片空间时，处理器会触发异常，内核会在此时动态分配物理内存，并填充文件内容，然后返回给你的程序，这时，你才会察觉到数据的存在。 关于驱动的页面读取策略和内存分配算法，这些都是shopnc源码安装教程内核的内部决策，不作为编程依赖。记住，mmap的核心是提供便利，而非详尽的细节，所以不要过多幻想。 至于swap分区，它在内存管理中的角色可以通过深入理解《Linux内存管理的奥秘》一文来掌握。理解了这些，你就能更好地理解我为何建议你以虚拟空间的概念替代虚拟内存。 内存，作为计算机的核心组件，由DRAM组成，它存储着数据。为了访问内存，我们为它分配地址，这些地址的集合就是内存空间。物理地址空间包括内存和IO，其大小受到地址总线长度的限制，可以远大于实际的DRAM容量。 CPU在访问内存时，MMU（内存管理单元）会进行地址转换，将虚拟地址映射到物理地址。虚拟地址空间与指令集地址长度可能不一致，例如，位处理器可以访问位地址，但地址总线可能只有位。这就意味着，虚拟空间可以很大，但物理内存并不一定需要匹配。 每个进程都有独立的虚拟空间，这些空间可以映射到物理内存的不同位置。当Linux执行程序时，使用mmap将程序加载到内存中，使虚拟空间与文件内容相关联，就像这样： 这个过程看似直接，但文件内容实际存储在磁盘上，CPU无法直接访问。当执行操作时，ubuntu 17 换源码内核会触发异常，将文件内容从磁盘加载到物理内存，形成动态的内存映射。 你可以在/proc/pid/maps文件中查看进程的内存映射状态，如init进程的映射情况。这些映射中，有些区域是有文件关联的，被称为backlog文件，它们在内存不足时从磁盘加载数据；而没有文件关联的内存，如通过brk或malloc动态分配的，称为匿名内存，它们可能与swap文件关联，提供扩展内存的可能。 最后，如果你希望释放缓存，可以使用/proc/sys/vm/drop_caches命令，或者在mount时指定sync或dirsync参数来控制。但请务必谨慎操作，以免影响系统性能。 通过以上深入解析，你对Linux的mmap函数及其内存映射机制应该有了更清晰的认识。现在，你可以信心满满地在代码中运用这一强大工具，实现高效的文件映射操作了。Linux内存管理之mmap详解
Linux内存管理之mmap详解
一. mmap系统调用
mmap是Linux内核提供的一种功能，用于将文件或其他对象映射到进程的内存中。文件会映射到多个页上，如果文件大小不是所有页大小的总和，那么最后一个页的未使用空间会被清零。munmap则执行相反的操作，移除特定地址区域的对象映射。
使用mmap映射文件到进程后，可以直接操作虚拟地址区域进行文件的读写等操作，无需再调用read,write等系统调用。但需注意，直接对该段内存进行写操作时不会写入超过当前文件大小的内容。
共享内存通信的一个显著优点是效率高，进程可以直接读写内存，注入与隐藏源码而无需数据拷贝。与管道和消息队列等通信方式相比，共享内存只需要两次数据拷贝：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存区到输出文件。实际上，通信时，进程并不总是读写少量数据后就解除映射，而是保持共享区域，直到通信结束，数据内容一直保存在共享内存中，并在解除映射时写回文件。因此，采用共享内存通信效率非常高。
基于文件的映射，在mmap和munmap执行过程中，被映射文件的st_atime可能被更新。使用PROT_WRITE和MAP_SHARED标志建立的文件映射，其st_ctime和st_mtime在对映射区写入后，但在msync()通过MS_SYNC和MS_ASYNC调用前会被更新。
使用方法：
#include
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags,
int fd, off_t offset);
int munmap(void *start, size_t length);
返回说明：
成功时，mmap()返回被映射区的指针，munmap()返回0。失败时，mmap()返回MAP_FAILED（其值为(void *)-1），munmap返回-1。错误代码包括EACCES（访问错误）、EAGAIN（文件已被锁定或内存已锁定）、EBADF（无效文件描述符）、EINVAL（参数无效）、ENFILE（文件描述符限制）、ENODEV（文件系统不支持内存映射）、ENOMEM（内存不足）、EPERM（权限不足）、ETXTBSY（以只读方式打开文件，同时指定MAP_DENYWRITE标志）、SIGSEGV（尝试向只读区写入）、SIGBUS（尝试访问不属于进程的内存区）。
参数：
start：映射区的开始地址。
length：映射区的长度。
prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。可通过或运算组合为以下值：PROT_EXEC（可执行）、PROT_READ（可读）、PROT_WRITE（可写）、PROT_NONE（不可访问）。
flags：指定映射对象的类型、映射选项和是否可以共享。值可组合为以下位：MAP_FIXED（使用指定的映射起始地址，如果与现有映射空间重叠，重叠部分将被丢弃。起始地址必须落在页边界上）、MAP_SHARED（与其他所有映射此对象的进程共享映射空间，写入映射区相当于输出到文件，直到msync()或munmap()调用，文件实际上未更新）、MAP_PRIVATE（建立一个写入时复制的私有映射，内存区域的写入不会影响原文件）。
fd：有效的文件描述符。若使用MAP_ANONYMOUS，为了兼容问题，其值应为-1。
offset：被映射对象内容的起点。
二. 系统调用munmap()
#include
int munmap( void * addr, size_t len )。该调用解除进程地址空间中的映射关系，addr是mmap()返回的地址，len是映射区的大小。映射关系解除后，对原映射地址的访问将导致段错误。
三. 系统调用msync()
#include
int msync ( void * addr , size_t len, int flags)。通常，映射空间的更改不会直接写回磁盘文件中，直到munmap()调用后才执行此操作。通过调用msync()可以实现磁盘上文件内容与共享内存区内容的一致性。
四. mmap进行内存映射的原理
mmap系统调用的主要目的是将设备或文件映射到用户进程的虚拟地址空间，实现用户进程对文件的直接读写。此过程分为三步：在用户虚拟地址空间中寻找空闲的满足要求的连续虚拟地址空间（由内核的mmap系统调用完成）、建立虚拟地址空间与文件或设备物理地址之间的映射（通过修改进程页表实现）、在实际访问新映射页面时的操作（由缺页中断完成）。详细描述包括页表管理、虚拟地址与物理地址的映射、缺页异常处理等。
apLinux下实现文件内存映射MMAPlinuxmm
Linux操作系统提供了文件内存映射（memory-mapped file）函数，简称MMAP，以“映射”文件和内存之间的关系，实现文件与内存之间的数据交互。MMAP是一种技术，它允许程序在使用这个功能时，可以把整个文件映射到进程的地址空间中，然后就可以在进程中直接使用文件数据，不再需要读写操作。使用映射后，程序将文件数据当作内存来操作，也就是把文件数据当作进程的一个内存结构去使用，这样使得程序的开发变得更加容易。
Linux下实现文件内存映射的函数有mmap()、munmap()、msync()三个函数，分别用于文件内存映射、取消内存映射、同步文件数据。
mmap()函数接受几个参数，第一个参数是指定目标文件；第二个参数是指定映射到进程的空间的大小；第三个参数是指定对文件的访问权限，可以是读、写或可读可写；第四个参数是指定映射文件时的偏移量，可以从文件某个字节处开始；第五个参数是指定映射文件后，指定目标文件的复制。mmap()函数如果返回成功，返回文件地址指针，然后我们就可以用这个指针访问文件中的值；如果返回失败，则返回-1.
munmap()函数可以取消mmap()函数实现的内存映射，它接受一个参数，这个参数就是mmap()函数返回的文件地址指针，如果成功，返回0；如果失败，返回-1.
msync()函数可以同步文件数据，它接受三个参数，第一个参数是指定将要同步的文件地址指针；第二个参数指定同步文件的大小；第三个参数同步文件需要的操作，可以是MS_SYNC、MS_ASYNC和MS_INVALIDATE。如果同步成功，msync()函数返回0；否则，返回-1.
使用MMAP可以很方便地实现文件和内存之间的数据交换，方法也不是很复杂，只需要用到三个函数mmap()、munmap()、msync()，并设置相关参数即可完成文件内存映射。
Linux内核黑科技——mmap实现详解
本文旨在详细阐述 Linux 内核中的 mmap 实现机制。mmap 的全称是 memory map，即内存映射，其功能是将文件内容映射到内存中，允许我们直接对映射的内存区域进行读写操作，效果等同于直接对文件进行读写。 mmap 实现分为两个关键步骤：文件映射和缺页异常处理。首先，使用 mmap() 系统调用时，内核会通过 do_mmap_pgoff() 函数进行处理，这一过程主要是为进程分配虚拟内存空间，并初始化相关数据结构。文件映射则通过 mmmap_region() 函数完成，该函数负责在 vm_area_struct 结构中登记文件信息，以便后续的内存访问操作。 在文件映射阶段，虚拟内存地址会映射到文件的页缓存中。当进程试图访问映射后的虚拟内存地址时，若该地址对应的内容未被加载到物理内存中，则会导致缺页异常。这就是我们接下来要介绍的第二步：缺页异常处理。 当 CPU 触发缺页异常时，内核会调用 do_page_fault() 函数来处理这一异常情况。在这一过程中，文件的页缓存内容会被加载到物理内存中，与虚拟内存地址建立起映射关系。这一机制确保了当进程访问文件内容时，可以无缝地在物理内存和文件之间进行数据交换，从而实现高效的文件读写操作。 综上所述，mmap 通过将文件内容映射到虚拟内存中，允许我们直接对映射区域进行读写操作，而背后的关键在于文件的页缓存与虚拟内存地址之间的动态映射。这一机制是 Linux 内核实现高效文件访问和管理的重要技术之一。 对于需要深入学习 Linux 内核源码、内存调优、文件系统、进程管理、设备驱动、网络协议栈等领域的开发者，推荐加入 Linux 内核源码交流群：，群内提供丰富的学习资源，包括精选书籍、视频资料等，以及价值的内核资料包，包含视频教程、电子书、实战项目及代码。前名加入者还将获得额外赠送的资料。 此外，我们整理了以下精选文章，供对 Linux 内核感兴趣的读者参考：浅谈 ARM Linux 内核页表的块映射
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Linux黑科技｜mmap实现详解（一文看懂~）
mmap的全称是memory map，中文意思是内存映射。其用途是将文件映射到内存中，然后可以通过对映射区的内存进行读写操作，其效果等同于对文件进行读写操作。
mmap的原理就是将虚拟内存空间映射到文件的页缓存，可知，对文件进行读写时需要经过页缓存进行中转的。所以当虚拟内存地址映射到文件的页缓存后，就可以直接通过读写映射区内存来对文件进行读写操作。
在分析mmap的实现前，最好先了解其使用方式。
1. 文件映射
当我们使用mmap()系统调用对文件进行映射时，将会触发调用do_mmap_pgoff()内核函数来完成工作，经过精简后的do_mmap_pgoff()函数主要完成以下两个工作：在位的操作系统中，每个进程都有4GB的虚拟内存空间，应用程序在使用内存前，需要先向操作系统发起申请内存的操作。操作系统会从进程的虚拟内存空间中查找未被使用的内存地址，并且返回给应用程序。操作系统会记录进程正在使用中的虚拟内存地址，如果内存地址没被登记，说明此内存地址是空闲的（未被使用）。
2. 缺页异常
虚拟内存必须映射到物理内存才能使用。如果访问没有映射到物理内存的虚拟内存地址，CPU将会触发缺页异常。也就是说，虚拟内存并不能直接映射到磁盘中的文件。
那么mmap是如何将文件映射到虚拟内存中呢？读写文件时并不是直接对磁盘上的文件进行操作的，而是通过页缓存作为中转的，而页缓存就是物理内存中的内存页。所以，mmap可以通过将文件的页缓存映射到虚拟内存空间来实现对文件的映射。
但我们在mmap系统调用的实现中，并没有看到将文件页缓存映射到虚拟内存空间。那么映射过程是在什么时候发生的呢？答案就是：缺页异常。
由于mmap系统调用并没有直接将文件的页缓存映射到虚拟内存中，所以当访问到没有映射的虚拟内存地址时，将会触发缺页异常。当CPU触发缺页异常时，将会调用do_page_fault()函数来修复触发异常的虚拟内存地址。
最后，我们以一幅图来描述一下虚拟内存是如何与文件进行映射的：从上图可以看出，mmap是通过将虚拟内存地址映射到文件的页缓存来实现的。当对映射后的虚拟内存进行读写操作时，其效果等价于直接对文件的页缓存进行读写操作。对文件的页缓存进行读写操作，也等价于对文件进行读写操作。
