内存共享映射(MMAP)

用户层调用一个模块，叫MMAP。memory map socket

会给我们申请一块内存空间，这块空间叫：映射内存。

但是要用mmap，先要要求本地磁盘有一个文件：映射文件。例如testdate

映射内存大小与映射文件一致。内容也是一致的。映射可以理解为拷贝。

通过mmap，将映射文件，映射到映射内存里。

有两种方式来进行映射：私有、共享。通过两种方式的任意一种，来映射到映射内存当中。

私有映射：MAP_PRIVATE

将映射文件原封不动的拷贝一份，给映射内存。单纯的拷贝，采用简单的拷贝。

互不影响了，互相独立。某一份修改，不会影响其他内容。

共享映射：MAP_SHARE

sync同步机制。

无论对其中的哪一份修改，都会全部修改。同步给数据块。

通过MMAP方式进行通信

A做mmap映射，b也是一样的操作，都进行sync共享映射。

因此，两个映射内存和映射文件，三者都是相同的，这就是进程间通信。

MMAP头文件和接口

void * ptr = mmap(void * ptr, int size, int prot, int how, int fd, ssize_t offset);六个参数

• ptr传NULL，可以自己申请一块空间然后交给ptr，如果是NULL，mmap会自行申请映射内存，也允许用户自己申请
• size传NULL，内存里不能写0，就必须是NULL
• prot映射内存权限，PROT_READ(读)，PROT_WRITE(写)，PROT_EXEC(执行)，PROT_NONE(未知)
• how映射方式，MAP_PRIVATE和MAP_SHARE
• fd映射文件描述符，预先打开映射文件
• offset映射偏移量，如果不便宜，传0即可。内存单位是Page，按内存页分配的。按内存页单位偏移
• return value，如果成功返回映射内存地址，如果失败返回错误关键字，MAP_FAILED

munmap(void* ptr, int size)用于销毁释放映射内存。

对测试文件进行共享映射，映射成功后修改映射内存，实现同步修改映射文件。

将mapfile文件中的前四个字节(int*)的内容变为1234，而字符串1234的十六进制表示就是ptr[0]。

可以利用od -tcx 来拆分文本。

通过mmap间接修改文件内容

一个用户，想去篡改文件，一个重要的系统文件，首先对文件要有权限。

other用户，对这个文件只有最低权限，-rw-rw-r--，仅有只读权限。

那么，通过mmap共享映射系统文件，然后修改共享内存，能否实现其他用户修改系统文件？

如果能成，系统就无安全可言了，系统权限变得没有意义，权限保护形同虚设。

mmap不是看用户是谁，而是看如何打开。

如果一个用户想对一个文件进行映射，映射的权限参考打开权限。

就是看你是只读还是写的方式打开的。

mmap实现进程通信

假设写端的映射内存是结构体。

对于映射文件，做一个空文件拓展。

写端每隔一秒，编辑一次映射内存的结构体。

修改之后马上同步至映射文件和读端映射内存。

这样读端就间隔一秒读出。

mmap读写端通信例子

就是在写端设置空文件，然后通过截断的方式拓展文件。

然后以mmap形式进行通信，对于结构体中的id每隔一秒进行一次修改。

读端不需要截断，并且不需要赋初值。

而例如id从0开始，读的结果也不一定是从0开始，因为：映射文件大小为一个结构体大小，所以不能缓存多个数据包。

一边写一边读。

unlink函数：使用之后，删除映射文件。

用户读取磁盘流程

例如用户要定义一个buffer缓冲区，然后读取一个文件(其实在磁盘中)

首先通过探针寻址的方式，硬盘外部有一个DMA快速缓存设备，用来读取缓存。

DMA读取磁盘里文件内容，读取之后，进行第一次拷贝：DMA中拷贝至内核缓冲区。

第二次拷贝：内核缓冲区拷贝至buffer的用户缓冲区。用户read磁盘的文件过程。

mmap适用

mmap零拷贝，相比传统读取数据，速度更快，开销更小。

mmap没有内核缓冲区到用户缓冲区的过程的，mmap使用之后，直接是内核缓冲区向内核缓冲区进行映射。节省了开销。比较受欢迎。

读取网络数据用的也多。

磁盘位置就变成了网卡，网络设备。

还是DMA，然后就变成了socket缓冲区。

处理大文件，mmap合适。

大文件可能存不下，不可能一次读到缓冲区里，可以采用：分段映射。

一次映射文件的一部分。block分块，每次映射一块。

采用mmap偏移映射，进行分段映射。

void* ptr=mmap(NULL, 4096, READ, PRIVATE, int fd, 0);第一次是0，下一次就是4096往上加了。

如果觉得太慢，可以用多线程。