stringtranslate.com

mmap

В вычислительной технике — mmap(2)это системный вызов Unix, совместимый с POSIX , который отображает файлы или устройства в память. Это метод ввода-вывода файлов, отображаемых в память . Он реализует подкачку по требованию , поскольку содержимое файла не считывается с диска немедленно и изначально вообще не использует физическую оперативную память. Фактические чтения с диска выполняются после доступа к определенному месту, ленивым образом . После того, как отображение больше не требуется, указатели должны быть отменены с помощью . Информацией о защите , например, маркировкой отображенных областей как исполняемых, можно управлять с помощью , а специальную обработку можно применять с помощью . munmap(2)mprotect(2)madvise(2)

В Linux , macOS и BSDmmap можно создавать несколько типов отображений. Другие операционные системы могут поддерживать только подмножество из них; например, общие отображения могут быть непрактичны в операционной системе без глобального VFS или кэша ввода -вывода.

История

Первоначальный дизайн отображаемых в память файлов пришел из операционной системы TOPS-20 . mmapи связанные системные вызовы были разработаны как часть версии Berkeley Software Distribution (BSD) Unix. Их API уже был описан в 4.2BSD System Manual, хотя он не был реализован ни в этой версии, ни в 4.3BSD. [1] Однако Sun Microsystems реализовала этот самый API в своей операционной системе SunOS . Разработчики BSD в Калифорнийском университете в Беркли безуспешно просили Sun пожертвовать его реализацию; вместо этого 4.3BSD-Reno была поставлена ​​с реализацией, основанной на системе виртуальной памяти Mach . [2]

Файловая поддержка и анонимность

Файловое отображение отображает область виртуальной памяти процесса в файлы; то есть чтение этих областей памяти приводит к чтению файла. Это тип отображения по умолчанию.

Анонимное отображение отображает область виртуальной памяти процесса, не подкрепленную каким-либо файлом. Содержимое инициализируется нулем. [3] В этом отношении анонимное отображение похоже на malloc и используется в некоторых реализациях malloc для определенных выделений, особенно больших. Анонимные отображения не являются частью стандарта POSIX, но реализованы почти во всех операционных системах с помощью флагов MAP_ANONYMOUSи MAP_ANON.

Видимость памяти

Если отображение является общим ( MAP_SHAREDустановлен флаг), то оно сохраняется при разветвлении процесса (с использованием fork(2)системного вызова). Таким образом, записи в отображенную область в одном процессе немедленно видны во всех связанных (родительских, дочерних или родственных) процессах. Если отображение является общим и поддерживается файлом (не MAP_ANONYMOUS), то базовый файловый носитель гарантированно будет записан только после того, как он будет передан системному msync(2)вызову. Напротив, если отображение является частным ( MAP_PRIVATEустановлен флаг), изменения не будут видны другим процессам и не будут записаны в файл.

Процесс чтения или записи в базовый файл не всегда будет видеть те же данные, что и другой процесс, который сопоставил файл, поскольку сегменты файла копируются в оперативную память и только периодически сбрасываются на диск. Синхронизация может быть принудительно выполнена с помощью вызова msync(2).

Использование mmap для файлов может значительно сократить накладные расходы памяти для приложений, получающих доступ к одному и тому же файлу; они могут совместно использовать область памяти, охватываемую файлом, вместо того, чтобы загружать файл для каждого приложения, которое хочет получить к нему доступ. Это означает, что mmap(2) иногда используется для межпроцессного взаимодействия (IPC). В современных операционных системах mmap(2) обычно предпочтительнее, чем System V IPC Shared Memory . [4]

Основное различие между общей памятью System V (shmem) и отображенным в память вводом-выводом (mmap) заключается в том, что общая память System V является постоянной: если она явно не удалена процессом, она сохраняется в памяти и остается доступной до тех пор, пока система не будет выключена. Память mmap не является постоянной между запусками приложений (если она не поддерживается файлом).

Пример использования в языке программирования C

#include <sys/types.h> #include <sys/mman.h> #include <err.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <строка.h> #include <unistd.h> /* Этот пример показывает, как mmap /dev/zero эквивалентен использование анонимной памяти (MAP_ANON), не связанной ни с одним файлом. Примечание: MAP_ANONYMOUS или MAP_ANON поддерживаются большинством UNIX-систем. версии, удаляющие первоначальное назначение /dev/zero.*//* Не работает на OS X или macOS, где нельзя выполнить mmap через /dev/zero */int main ( пустота ) { const char str1 [] = "строка 1" ;     const char str2 [] = "строка 2" ;     pid_t parpid = getpid (), childpid ;     int fd = -1 ;    char * anon , * ноль ;   если (( fd = открыть ( "/dev/zero" , O_RDWR , 0 )) == -1 )        ошибка ( 1 , "открыто" );  anon = ( char * ) mmap ( NULL , 4096 , PROT_READ | PROT_WRITE , MAP_ANON | MAP_SHARED , -1 , 0 );        ноль = ( char * ) mmap ( NULL , 4096 , PROT_READ | PROT_WRITE , MAP_SHARED , fd , 0 );        если ( анон == MAP_FAILED || ноль == MAP_FAILED )        errx ( 1 , "либо mmap" );  strcpy ( анон , str1 );  strcpy ( ноль , str1 );  printf ( "PID %d: \t анонимный %s, с нулевой поддержкой %s \n " , parpid , anon , zero );    переключатель (( childpid = fork ())) {     случай -1 :  err ( 1 , "вилка" );  /* НЕДОСТИГНУТО */ случай 0 :  childpid = getpid ();   printf ( "PID %d: \t анонимный %s, с нулевой поддержкой %s \n " , childpid , anon , zero );    сон ( 3 ); printf ( "PID %d: \t анонимный %s, с нулевой поддержкой %s \n " , childpid , anon , zero );    munmap ( аноним , 4096 );  munmap ( ноль , 4096 );  закрыть ( fd ); вернуть EXIT_SUCCESS ;  } сон ( 2 ); strcpy ( анон , str2 );  strcpy ( ноль , str2 );  printf ( "PID %d: \t анонимный %s, с нулевой поддержкой %s \n " , parpid , anon , zero );    munmap ( аноним , 4096 );  munmap ( ноль , 4096 );  закрыть ( fd ); вернуть EXIT_SUCCESS ; }

пример вывода:

PID 22475: анонимная строка 1, строка с нулевой поддержкой 1PID 22476: анонимная строка 1, строка с нулевой поддержкой 1PID 22475: анонимная строка 2, строка с нулевой поддержкой 2PID 22476: анонимная строка 2, строка с нулевой поддержкой 2

Использование в реализациях баз данных

Системный вызов mmap использовался в различных реализациях баз данных в качестве альтернативы реализации буферного пула, хотя это создавало другой набор проблем, которые можно было реально решить только с помощью буферного пула. [5]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Уильям Джой ; Эрик Купер; Роберт Фабри ; Сэмюэл Леффлер ; Кирк МакКусик ; Дэвид Мошер (1983). Руководство по системе 4.2BSD (PDF) (Отчет). Исследовательская группа компьютерных систем , Калифорнийский университет в Беркли .
  2. ^ МакКьюсик, Маршалл Кирк (1999). «Двадцать лет Berkeley Unix: от AT&T-Owned до свободно распространяемого». Открытые источники: голоса из революции открытого исходного кода . O'Reilly.
  3. ^ "mmap(2) - страница руководства Linux".
  4. ^ Керриск, Майкл (2010). Интерфейс программирования Linux: руководство по программированию систем Linux и UNIX . Сан-Франциско: No Starch Press. стр. 1116. ISBN 978-1-59327-291-3. OCLC  728672600.
  5. ^ «Вы уверены, что хотите использовать MMAP в своей системе управления базами данных?». db.cs.cmu.edu . Получено 04.07.2023 .

Дальнейшее чтение