stringtranslate.com

ммап

В вычислительной технике — mmap(2)это POSIX- совместимый системный вызов Unix , который отображает файлы или устройства в память. Это метод ввода -вывода файлов, отображаемых в памяти . Он реализует подкачку по запросу , поскольку содержимое файла не считывается с диска сразу и изначально вообще не использует физическую оперативную память. Фактическое чтение с диска выполняется ленивым способом после доступа к определенному местоположению. После того, как сопоставление больше не требуется, указатели необходимо отменить с помощью . Информацией о защите — например, пометкой отображаемых регионов как исполняемых файлов — можно управлять с помощью , а специальную обработку можно применять с помощью .munmap(2)mprotect(2)madvise(2)

В Linux , macOS и BSD можно mmapсоздавать несколько типов сопоставлений. Другие операционные системы могут поддерживать только часть из них; например, общие сопоставления могут оказаться непрактичными в операционной системе без глобальной VFS или кэша ввода-вывода.

История

Оригинальный дизайн файлов, отображаемых в памяти, зародился в операционной системе TOPS-20 . mmapи связанные с ним системные вызовы были разработаны как часть версии Unix Berkeley Software Distribution (BSD). Их API уже был описан в Системном руководстве 4.2BSD, хотя он не был реализован ни в этой версии, ни в 4.3BSD. [1] Однако компания Sun Microsystems реализовала именно этот API в своей операционной системе SunOS . Разработчики BSD из Калифорнийского университета в Беркли безуспешно просили Sun пожертвовать свою реализацию; Вместо этого 4.3BSD-Reno поставлялась с реализацией, основанной на системе виртуальной памяти Mach . [2]

Файловый и анонимный

Отображение на основе файлов отображает область виртуальной памяти процесса на файлы; то есть чтение этих областей памяти приводит к чтению файла. Это тип сопоставления по умолчанию.

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

Видимость памяти

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

Процесс, читающий или записывающий в базовый файл, не всегда будет видеть те же данные, что и другой процесс, сопоставивший файл, поскольку сегменты файла копируются в ОЗУ и лишь периодически сбрасываются на диск. Синхронизацию можно вызвать принудительно с помощью вызова msync(2).

Использование mmap для файлов может значительно снизить нагрузку на память для приложений, обращающихся к одному и тому же файлу; они могут совместно использовать область памяти, которую охватывает файл, вместо того, чтобы загружать файл для каждого приложения, которому требуется к нему доступ. Это означает, что mmap(2) иногда используется для межпроцессного взаимодействия (IPC). В современных операционных системах mmap(2) обычно предпочтительнее функции общей памяти System V IPC . [4]

Основное различие между общей памятью System V (shmem) и вводом-выводом, отображаемым в памяти (mmap), заключается в том, что общая память System V является постоянной: если она не удалена явно процессом, она сохраняется в памяти и остается доступной до выключения системы. . Память mmap не является постоянной между выполнением приложения (если она не поддерживается файлом).

Пример использования на 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. NB MAP_ANONYMOUS или MAP_ANON поддерживаются большинством UNIX. версии, удаляя первоначальную цель /dev/zero.*//* Не работает в OS X или macOS, где невозможно выполнить mmap через /dev/zero */int main ( недействительный ) { const char str1 [] = "строка 1" ;     const char str2 [] = "строка 2" ;     pid_t parpid = getpid (), childpid ;     интервал ФД = -1 ;    char * анон , * ноль ;   if (( fd = open ( "/dev/zero" , O_RDWR , 0 )) == -1 )        ошибка ( 1 , «открыть» );  анон = ( символ * ) ммап ( 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" );  стркпи ( анон , стр1 );  стркпи ( ноль , стр1 );  printf ( "PID %d: \t анонимный %s, %s с нулевой поддержкой \n " , parpid , anon , ноль );    переключатель (( childpid = fork ())) {     Дело 1 :  ошибаться ( 1 , «вилка» );  /* НЕДОСТИЖЕН */ случай 0 :  childpid = getpid ();   printf ( "PID %d: \t анонимный %s, %s с нулевой поддержкой \n " , childpid , anon , ноль );    спать ( 3 ); printf ( "PID %d: \t анонимный %s, %s с нулевой поддержкой \n " , childpid , anon , ноль );    munmap ( анон , 4096 );  munmap ( ноль , 4096 );  закрыть ( ФД ); вернуть EXIT_SUCCESS ;  } спать ( 2 ); стркпи ( анон , стр2 );  стркпи ( ноль , стр2 );  printf ( "PID %d: \t анонимный %s, %s с нулевой поддержкой \n " , parpid , anon , ноль );    munmap ( анон , 4096 );  munmap ( ноль , 4096 );  закрыть ( ФД ); вернуть EXIT_SUCCESS ; }

пример вывода:

PID 22475: анонимная строка 1, строка с нулевой поддержкой 1.PID 22476: анонимная строка 1, строка с нулевой поддержкой 1.PID 22475: анонимная строка 2, строка с нулевой поддержкой 2.PID 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 пула буферов, хотя это создавало другой набор проблем, которые реально можно было решить только с помощью пула буферов. [5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уильям Джой ; Эрик Купер; Роберт Фабри ; Сэмюэл Леффлер ; Кирк МакКьюсик ; Дэвид Мошер (1983). 4.2BSD Системное руководство (PDF) (Отчет). Группа исследования компьютерных систем Калифорнийского университета в Беркли .
  2. ^ МакКьюсик, Маршалл Кирк (1999). «Двадцать лет Berkeley Unix: от собственности AT&T к свободно распространяемому». Открытые исходные коды: голоса революции открытого исходного кода . О'Рейли.
  3. ^ «mmap(2) — страница руководства Linux» .
  4. ^ Керриск, Майкл (2010). Интерфейс программирования Linux: справочник по системному программированию Linux и UNIX . Сан-Франциско: Пресса без крахмала. п. 1116. ИСБН 978-1-59327-291-3. ОСЛК  728672600.
  5. ^ «Вы уверены, что хотите использовать MMAP в своей системе управления базами данных?» db.cs.cmu.edu . Проверено 4 июля 2023 г.

дальнейшее чтение