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    weidagang2046的專(zhuān)欄

    物格而后知致
    隨筆 - 8, 文章 - 409, 評(píng)論 - 101, 引用 - 0
    數(shù)據(jù)加載中……

    Linux環(huán)境進(jìn)程間通信(五): 共享內(nèi)存(上)

    共享內(nèi)存可以說(shuō)是最有用的進(jìn)程間通信方式,也是最快的IPC形式。兩個(gè)不同進(jìn)程A、B共享內(nèi)存的意思是,同一塊物理內(nèi)存被映射到進(jìn)程A、B各自的進(jìn)程地址空間。進(jìn)程A可以即時(shí)看到進(jìn)程B對(duì)共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)的更新,反之亦然。由于多個(gè)進(jìn)程共享同一塊內(nèi)存區(qū)域,必然需要某種同步機(jī)制,互斥鎖和信號(hào)量都可以。

    采用共享內(nèi)存通信的一個(gè)顯而易見(jiàn)的好處是效率高,因?yàn)檫M(jìn)程可以直接讀寫(xiě)內(nèi)存,而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝。對(duì)于像管道和消息隊(duì)列等通信方式,則需要在內(nèi)核和用戶(hù)空間進(jìn)行四次的數(shù)據(jù)拷貝,而共享內(nèi)存則只拷貝兩次數(shù)據(jù)[1]:一次從輸入文件到共享內(nèi)存區(qū),另一次從共享內(nèi)存區(qū)到輸出文件。實(shí)際上,進(jìn)程之間在共享內(nèi)存時(shí),并不總是讀寫(xiě)少量數(shù)據(jù)后就解除映射,有新的通信時(shí),再重新建立共享內(nèi)存區(qū)域。而是保持共享區(qū)域,直到通信完畢為止,這樣,數(shù)據(jù)內(nèi)容一直保存在共享內(nèi)存中,并沒(méi)有寫(xiě)回文件。共享內(nèi)存中的內(nèi)容往往是在解除映射時(shí)才寫(xiě)回文件的。因此,采用共享內(nèi)存的通信方式效率是非常高的。

    Linux的2.2.x內(nèi)核支持多種共享內(nèi)存方式,如mmap()系統(tǒng)調(diào)用,Posix共享內(nèi)存,以及系統(tǒng)V共享內(nèi)存。linux發(fā)行版本如Redhat 8.0支持mmap()系統(tǒng)調(diào)用及系統(tǒng)V共享內(nèi)存,但還沒(méi)實(shí)現(xiàn)Posix共享內(nèi)存,本文將主要介紹mmap()系統(tǒng)調(diào)用及系統(tǒng)V共享內(nèi)存API的原理及應(yīng)用。

    一、內(nèi)核怎樣保證各個(gè)進(jìn)程尋址到同一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域的內(nèi)存頁(yè)面

    1、page cache及swap cache中頁(yè)面的區(qū)分:一個(gè)被訪問(wèn)文件的物理頁(yè)面都駐留在page cache或swap cache中,一個(gè)頁(yè)面的所有信息由struct page來(lái)描述。struct page中有一個(gè)域?yàn)橹羔榤apping ,它指向一個(gè)struct address_space類(lèi)型結(jié)構(gòu)。page cache或swap cache中的所有頁(yè)面就是根據(jù)address_space結(jié)構(gòu)以及一個(gè)偏移量來(lái)區(qū)分的。

    2、文件與address_space結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng):一個(gè)具體的文件在打開(kāi)后,內(nèi)核會(huì)在內(nèi)存中為之建立一個(gè)struct inode結(jié)構(gòu),其中的i_mapping域指向一個(gè)address_space結(jié)構(gòu)。這樣,一個(gè)文件就對(duì)應(yīng)一個(gè)address_space結(jié)構(gòu),一個(gè)address_space與一個(gè)偏移量能夠確定一個(gè)page cache 或swap cache中的一個(gè)頁(yè)面。因此,當(dāng)要尋址某個(gè)數(shù)據(jù)時(shí),很容易根據(jù)給定的文件及數(shù)據(jù)在文件內(nèi)的偏移量而找到相應(yīng)的頁(yè)面。

    3、進(jìn)程調(diào)用mmap()時(shí),只是在進(jìn)程空間內(nèi)新增了一塊相應(yīng)大小的緩沖區(qū),并設(shè)置了相應(yīng)的訪問(wèn)標(biāo)識(shí),但并沒(méi)有建立進(jìn)程空間到物理頁(yè)面的映射。因此,第一次訪問(wèn)該空間時(shí),會(huì)引發(fā)一個(gè)缺頁(yè)異常。

    4、對(duì)于共享內(nèi)存映射情況,缺頁(yè)異常處理程序首先在swap cache中尋找目標(biāo)頁(yè)(符合address_space以及偏移量的物理頁(yè)),如果找到,則直接返回地址;如果沒(méi)有找到,則判斷該頁(yè)是否在交換區(qū)(swap area),如果在,則執(zhí)行一個(gè)換入操作;如果上述兩種情況都不滿足,處理程序?qū)⒎峙湫碌奈锢眄?yè)面,并把它插入到page cache中。進(jìn)程最終將更新進(jìn)程頁(yè)表。
    注:對(duì)于映射普通文件情況(非共享映射),缺頁(yè)異常處理程序首先會(huì)在page cache中根據(jù)address_space以及數(shù)據(jù)偏移量尋找相應(yīng)的頁(yè)面。如果沒(méi)有找到,則說(shuō)明文件數(shù)據(jù)還沒(méi)有讀入內(nèi)存,處理程序會(huì)從磁盤(pán)讀入相應(yīng)的頁(yè)面,并返回相應(yīng)地址,同時(shí),進(jìn)程頁(yè)表也會(huì)更新。

    5、所有進(jìn)程在映射同一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域時(shí),情況都一樣,在建立線性地址與物理地址之間的映射之后,不論進(jìn)程各自的返回地址如何,實(shí)際訪問(wèn)的必然是同一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域?qū)?yīng)的物理頁(yè)面。
    注:一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)域可以看作是特殊文件系統(tǒng)shm中的一個(gè)文件,shm的安裝點(diǎn)在交換區(qū)上。

    上面涉及到了一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),圍繞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理解問(wèn)題會(huì)容易一些。

    二、mmap()及其相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用

    mmap()系統(tǒng)調(diào)用使得進(jìn)程之間通過(guò)映射同一個(gè)普通文件實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存。普通文件被映射到進(jìn)程地址空間后,進(jìn)程可以向訪問(wèn)普通內(nèi)存一樣對(duì)文件進(jìn)行訪問(wèn),不必再調(diào)用read(),write()等操作。

    注:實(shí)際上,mmap()系統(tǒng)調(diào)用并不是完全為了用于共享內(nèi)存而設(shè)計(jì)的。它本身提供了不同于一般對(duì)普通文件的訪問(wèn)方式,進(jìn)程可以像讀寫(xiě)內(nèi)存一樣對(duì)普通文件的操作。而Posix或系統(tǒng)V的共享內(nèi)存IPC則純粹用于共享目的,當(dāng)然mmap()實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存也是其主要應(yīng)用之一。

    1、mmap()系統(tǒng)調(diào)用形式如下:

    void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset )
    參數(shù)fd為即將映射到進(jìn)程空間的文件描述字,一般由open()返回,同時(shí),fd可以指定為-1,此時(shí)須指定flags參數(shù)中的MAP_ANON,表明進(jìn)行的是匿名映射(不涉及具體的文件名,避免了文件的創(chuàng)建及打開(kāi),很顯然只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信)。len是映射到調(diào)用進(jìn)程地址空間的字節(jié)數(shù),它從被映射文件開(kāi)頭offset個(gè)字節(jié)開(kāi)始算起。prot 參數(shù)指定共享內(nèi)存的訪問(wèn)權(quán)限。可取如下幾個(gè)值的或:PROT_READ(可讀) , PROT_WRITE (可寫(xiě)), PROT_EXEC (可執(zhí)行), PROT_NONE(不可訪問(wèn))。flags由以下幾個(gè)常值指定:MAP_SHARED , MAP_PRIVATE , MAP_FIXED,其中,MAP_SHARED , MAP_PRIVATE必選其一,而MAP_FIXED則不推薦使用。offset參數(shù)一般設(shè)為0,表示從文件頭開(kāi)始映射。參數(shù)addr指定文件應(yīng)被映射到進(jìn)程空間的起始地址,一般被指定一個(gè)空指針,此時(shí)選擇起始地址的任務(wù)留給內(nèi)核來(lái)完成。函數(shù)的返回值為最后文件映射到進(jìn)程空間的地址,進(jìn)程可直接操作起始地址為該值的有效地址。這里不再詳細(xì)介紹mmap()的參數(shù),讀者可參考mmap()手冊(cè)頁(yè)獲得進(jìn)一步的信息。

    2、系統(tǒng)調(diào)用mmap()用于共享內(nèi)存的兩種方式:

    (1)使用普通文件提供的內(nèi)存映射:適用于任何進(jìn)程之間;此時(shí),需要打開(kāi)或創(chuàng)建一個(gè)文件,然后再調(diào)用mmap();典型調(diào)用代碼如下:

    	fd=open(name, flag, mode);
    if(fd<0)
    	...
    	
    ptr=mmap(NULL, len , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED , fd , 0); 通過(guò)mmap()實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存的通信方式有許多特點(diǎn)和要注意的地方,我們將在范例中進(jìn)行具體說(shuō)明。

    (2)使用特殊文件提供匿名內(nèi)存映射:適用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程之間;由于父子進(jìn)程特殊的親緣關(guān)系,在父進(jìn)程中先調(diào)用mmap(),然后調(diào)用fork()。那么在調(diào)用fork()之后,子進(jìn)程繼承父進(jìn)程匿名映射后的地址空間,同樣也繼承mmap()返回的地址,這樣,父子進(jìn)程就可以通過(guò)映射區(qū)域進(jìn)行通信了。注意,這里不是一般的繼承關(guān)系。一般來(lái)說(shuō),子進(jìn)程單獨(dú)維護(hù)從父進(jìn)程繼承下來(lái)的一些變量。而mmap()返回的地址,卻由父子進(jìn)程共同維護(hù)。
    對(duì)于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存最好的方式應(yīng)該是采用匿名內(nèi)存映射的方式。此時(shí),不必指定具體的文件,只要設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志即可,參見(jiàn)范例2。

    3、系統(tǒng)調(diào)用munmap()

    int munmap( void * addr, size_t len )
    該調(diào)用在進(jìn)程地址空間中解除一個(gè)映射關(guān)系,addr是調(diào)用mmap()時(shí)返回的地址,len是映射區(qū)的大小。當(dāng)映射關(guān)系解除后,對(duì)原來(lái)映射地址的訪問(wèn)將導(dǎo)致段錯(cuò)誤發(fā)生。

    4、系統(tǒng)調(diào)用msync()

    int msync ( void * addr , size_t len, int flags)
    一般說(shuō)來(lái),進(jìn)程在映射空間的對(duì)共享內(nèi)容的改變并不直接寫(xiě)回到磁盤(pán)文件中,往往在調(diào)用munmap()后才執(zhí)行該操作。可以通過(guò)調(diào)用msync()實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)上文件內(nèi)容與共享內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容一致。

    三、mmap()范例

    下面將給出使用mmap()的兩個(gè)范例:范例1給出兩個(gè)進(jìn)程通過(guò)映射普通文件實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存通信;范例2給出父子進(jìn)程通過(guò)匿名映射實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存。系統(tǒng)調(diào)用mmap()有許多有趣的地方,下面是通過(guò)mmap()映射普通文件實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信的范例,我們通過(guò)該范例來(lái)說(shuō)明mmap()實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

    范例1:兩個(gè)進(jìn)程通過(guò)映射普通文件實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存通信

    范例1包含兩個(gè)子程序:map_normalfile1.c及map_normalfile2.c。編譯兩個(gè)程序,可執(zhí)行文件分別為map_normalfile1及map_normalfile2。兩個(gè)程序通過(guò)命令行參數(shù)指定同一個(gè)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存方式的進(jìn)程間通信。map_normalfile2試圖打開(kāi)命令行參數(shù)指定的一個(gè)普通文件,把該文件映射到進(jìn)程的地址空間,并對(duì)映射后的地址空間進(jìn)行寫(xiě)操作。map_normalfile1把命令行參數(shù)指定的文件映射到進(jìn)程地址空間,然后對(duì)映射后的地址空間執(zhí)行讀操作。這樣,兩個(gè)進(jìn)程通過(guò)命令行參數(shù)指定同一個(gè)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存方式的進(jìn)程間通信。

    下面是兩個(gè)程序代碼:

    /*-------------map_normalfile1.c-----------*/
    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    typedef struct{
    	char name[4];
    	int  age;
    }people;
    
    main(int argc, char** argv) // map a normal file as shared mem:
    {
    	int fd,i;
    	people *p_map;
    	char temp;
    	
    	fd=open(argv[1],O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC,00777);
    	lseek(fd,sizeof(people)*5-1,SEEK_SET);
    	write(fd,"",1);
    	
    	p_map = (people*) mmap( NULL,sizeof(people)*10,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0 );
    	close( fd );
    	temp = 'a';
    	for(i=0; i<10; i++)
    	{
    		temp += 1;
    		memcpy( ( *(p_map+i) ).name, &temp,2 );
    		( *(p_map+i) ).age = 20+i;
    	}
    	printf(" initialize over \n ");
    	sleep(10);
    
    	munmap( p_map, sizeof(people)*10 );
    	printf( "umap ok \n" );
    }
    
    /*-------------map_normalfile2.c-----------*/
    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    typedef struct{
    	char name[4];
    	int  age;
    }people;
    
    main(int argc, char** argv)	// map a normal file as shared mem:
    {
    	int fd,i;
    	people *p_map;
    	fd=open( argv[1],O_CREAT|O_RDWR,00777 );
    	p_map = (people*)mmap(NULL,sizeof(people)*10,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);
    	for(i = 0;i<10;i++)
    	{
    	printf( "name: %s age %d;\n",(*(p_map+i)).name, (*(p_map+i)).age );
    
    	}
    	munmap( p_map,sizeof(people)*10 );
    }
    

    map_normalfile1.c首先定義了一個(gè)people數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),(在這里采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方式是因?yàn)椋蚕韮?nèi)存區(qū)的數(shù)據(jù)往往是有固定格式的,這由通信的各個(gè)進(jìn)程決定,采用結(jié)構(gòu)的方式有普遍代表性)。map_normfile1首先打開(kāi)或創(chuàng)建一個(gè)文件,并把文件的長(zhǎng)度設(shè)置為5個(gè)people結(jié)構(gòu)大小。然后從mmap()的返回地址開(kāi)始,設(shè)置了10個(gè)people結(jié)構(gòu)。然后,進(jìn)程睡眠10秒鐘,等待其他進(jìn)程映射同一個(gè)文件,最后解除映射。

    map_normfile2.c只是簡(jiǎn)單的映射一個(gè)文件,并以people數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的格式從mmap()返回的地址處讀取10個(gè)people結(jié)構(gòu),并輸出讀取的值,然后解除映射。

    分別把兩個(gè)程序編譯成可執(zhí)行文件map_normalfile1和map_normalfile2后,在一個(gè)終端上先運(yùn)行./map_normalfile2 /tmp/test_shm,程序輸出結(jié)果如下:

    initialize over
    umap ok
    

    在map_normalfile1輸出initialize over 之后,輸出umap ok之前,在另一個(gè)終端上運(yùn)行map_normalfile2 /tmp/test_shm,將會(huì)產(chǎn)生如下輸出(為了節(jié)省空間,輸出結(jié)果為稍作整理后的結(jié)果):

    name: b	age 20;	name: c	age 21;	name: d	age 22;	name: e	age 23;	name: f	age 24;
    name: g	age 25;	name: h	age 26;	name: I	age 27;	name: j	age 28;	name: k	age 29;
    

    在map_normalfile1 輸出umap ok后,運(yùn)行map_normalfile2則輸出如下結(jié)果:

    name: b	age 20;	name: c	age 21;	name: d	age 22;	name: e	age 23;	name: f	age 24;
    name:	age 0;	name:	age 0;	name:	age 0;	name:	age 0;	name:	age 0;
    

    從程序的運(yùn)行結(jié)果中可以得出的結(jié)論

    1、 最終被映射文件的內(nèi)容的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)文件本身的初始大小,即映射不能改變文件的大小;

    2、 可以用于進(jìn)程通信的有效地址空間大小大體上受限于被映射文件的大小,但不完全受限于文件大小。打開(kāi)文件被截短為5個(gè)people結(jié)構(gòu)大小,而在map_normalfile1中初始化了10個(gè)people數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在恰當(dāng)時(shí)候(map_normalfile1輸出initialize over 之后,輸出umap ok之前)調(diào)用map_normalfile2會(huì)發(fā)現(xiàn)map_normalfile2將輸出全部10個(gè)people結(jié)構(gòu)的值,后面將給出詳細(xì)討論。
    注:在linux中,內(nèi)存的保護(hù)是以頁(yè)為基本單位的,即使被映射文件只有一個(gè)字節(jié)大小,內(nèi)核也會(huì)為映射分配一個(gè)頁(yè)面大小的內(nèi)存。當(dāng)被映射文件小于一個(gè)頁(yè)面大小時(shí),進(jìn)程可以對(duì)從mmap()返回地址開(kāi)始的一個(gè)頁(yè)面大小進(jìn)行訪問(wèn),而不會(huì)出錯(cuò);但是,如果對(duì)一個(gè)頁(yè)面以外的地址空間進(jìn)行訪問(wèn),則導(dǎo)致錯(cuò)誤發(fā)生,后面將進(jìn)一步描述。因此,可用于進(jìn)程間通信的有效地址空間大小不會(huì)超過(guò)文件大小及一個(gè)頁(yè)面大小的和。

    3、 文件一旦被映射后,調(diào)用mmap()的進(jìn)程對(duì)返回地址的訪問(wèn)是對(duì)某一內(nèi)存區(qū)域的訪問(wèn),暫時(shí)脫離了磁盤(pán)上文件的影響。所有對(duì)mmap()返回地址空間的操作只在內(nèi)存中有意義,只有在調(diào)用了munmap()后或者msync()時(shí),才把內(nèi)存中的相應(yīng)內(nèi)容寫(xiě)回磁盤(pán)文件,所寫(xiě)內(nèi)容仍然不能超過(guò)文件的大小。

    范例2:父子進(jìn)程通過(guò)匿名映射實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存

    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    typedef struct{
    	char name[4];
    	int  age;
    }people;
    main(int argc, char** argv)
    {
    	int i;
    	people *p_map;
    	char temp;
    	p_map=(people*)mmap(NULL,sizeof(people)*10,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1,0);
    	if(fork() == 0)
    	{
    		sleep(2);
    		for(i = 0;i<5;i++)
    			printf("child read: the %d people's age is %d\n",i+1,(*(p_map+i)).age);
    		(*p_map).age = 100;
    		munmap(p_map,sizeof(people)*10); //實(shí)際上,進(jìn)程終止時(shí),會(huì)自動(dòng)解除映射。
    		exit();
    	}
    	temp = 'a';
    	for(i = 0;i<5;i++)
    	{
    		temp += 1;
    		memcpy((*(p_map+i)).name, &temp,2);
    		(*(p_map+i)).age=20+i;
    	}
    
    	sleep(5);
    	printf( "parent read: the first people,s age is %d\n",(*p_map).age );
    	printf("umap\n");
    	munmap( p_map,sizeof(people)*10 );
    	printf( "umap ok\n" );
    }
    

    考察程序的輸出結(jié)果,體會(huì)父子進(jìn)程匿名共享內(nèi)存:

    child read: the 1 people's age is 20
    child read: the 2 people's age is 21
    child read: the 3 people's age is 22
    child read: the 4 people's age is 23
    child read: the 5 people's age is 24
    
    parent read: the first people,s age is 100
    umap
    umap ok
    

    四、對(duì)mmap()返回地址的訪問(wèn)

    前面對(duì)范例運(yùn)行結(jié)構(gòu)的討論中已經(jīng)提到,linux采用的是頁(yè)式管理機(jī)制。對(duì)于用mmap()映射普通文件來(lái)說(shuō),進(jìn)程會(huì)在自己的地址空間新增一塊空間,空間大小由mmap()的len參數(shù)指定,注意,進(jìn)程并不一定能夠?qū)θ啃略隹臻g都能進(jìn)行有效訪問(wèn)。進(jìn)程能夠訪問(wèn)的有效地址大小取決于文件被映射部分的大小。簡(jiǎn)單的說(shuō),能夠容納文件被映射部分大小的最少頁(yè)面?zhèn)€數(shù)決定了進(jìn)程從mmap()返回的地址開(kāi)始,能夠有效訪問(wèn)的地址空間大小。超過(guò)這個(gè)空間大小,內(nèi)核會(huì)根據(jù)超過(guò)的嚴(yán)重程度返回發(fā)送不同的信號(hào)給進(jìn)程。可用如下圖示說(shuō)明:


    注意:文件被映射部分而不是整個(gè)文件決定了進(jìn)程能夠訪問(wèn)的空間大小,另外,如果指定文件的偏移部分,一定要注意為頁(yè)面大小的整數(shù)倍。下面是對(duì)進(jìn)程映射地址空間的訪問(wèn)范例:

    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    typedef struct{
    	char name[4];
    	int  age;
    }people;
    
    main(int argc, char** argv)
    {
    	int fd,i;
    	int pagesize,offset;
    	people *p_map;
    	
    	pagesize = sysconf(_SC_PAGESIZE);
    	printf("pagesize is %d\n",pagesize);
    	fd = open(argv[1],O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC,00777);
    	lseek(fd,pagesize*2-100,SEEK_SET);
    	write(fd,"",1);
    	offset = 0;	//此處offset = 0編譯成版本1;offset = pagesize編譯成版本2
    	p_map = (people*)mmap(NULL,pagesize*3,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,offset);
    	close(fd);
    	
    	for(i = 1; i<10; i++)
    	{
    		(*(p_map+pagesize/sizeof(people)*i-2)).age = 100;
    		printf("access page %d over\n",i);
    		(*(p_map+pagesize/sizeof(people)*i-1)).age = 100;
    		printf("access page %d edge over, now begin to access page %d\n",i, i+1);
    		(*(p_map+pagesize/sizeof(people)*i)).age = 100;
    		printf("access page %d over\n",i+1);
    	}
    	munmap(p_map,sizeof(people)*10);
    }
    

    如程序中所注釋的那樣,把程序編譯成兩個(gè)版本,兩個(gè)版本主要體現(xiàn)在文件被映射部分的大小不同。文件的大小介于一個(gè)頁(yè)面與兩個(gè)頁(yè)面之間(大小為:pagesize*2-99),版本1的被映射部分是整個(gè)文件,版本2的文件被映射部分是文件大小減去一個(gè)頁(yè)面后的剩余部分,不到一個(gè)頁(yè)面大小(大小為:pagesize-99)。程序中試圖訪問(wèn)每一個(gè)頁(yè)面邊界,兩個(gè)版本都試圖在進(jìn)程空間中映射pagesize*3的字節(jié)數(shù)。

    版本1的輸出結(jié)果如下:

    pagesize is 4096
    access page 1 over
    access page 1 edge over, now begin to access page 2
    access page 2 over
    access page 2 over
    access page 2 edge over, now begin to access page 3
    Bus error		//被映射文件在進(jìn)程空間中覆蓋了兩個(gè)頁(yè)面,此時(shí),進(jìn)程試圖訪問(wèn)第三個(gè)頁(yè)面
    

    版本2的輸出結(jié)果如下:

    pagesize is 4096
    access page 1 over
    access page 1 edge over, now begin to access page 2
    Bus error		//被映射文件在進(jìn)程空間中覆蓋了一個(gè)頁(yè)面,此時(shí),進(jìn)程試圖訪問(wèn)第二個(gè)頁(yè)面
    

    結(jié)論:采用系統(tǒng)調(diào)用mmap()實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信是很方便的,在應(yīng)用層上接口非常簡(jiǎn)潔。內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)制區(qū)涉及到了linux存儲(chǔ)管理以及文件系統(tǒng)等方面的內(nèi)容,可以參考一下相關(guān)重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)加深理解。在本專(zhuān)題的后面部分,將介紹系統(tǒng)v共享內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)。

    參考文獻(xiàn):

    [1] Understanding the Linux Kernel, 2nd Edition, By Daniel P. Bovet, Marco Cesati , 對(duì)各主題闡述得重點(diǎn)突出,脈絡(luò)清晰。

    [2] UNIX網(wǎng)絡(luò)編程第二卷:進(jìn)程間通信,作者:W.Richard Stevens,譯者:楊繼張,清華大學(xué)出版社。對(duì)mmap()有詳細(xì)闡述。

    [3] Linux內(nèi)核源代碼情景分析(上),毛德操、胡希明著,浙江大學(xué)出版社,給出了mmap()相關(guān)的源代碼分析。

    [4]mmap()手冊(cè)

    關(guān)于作者:

    鄭彥興,國(guó)防科大攻讀博士學(xué)位。聯(lián)系方式: mlinux@163.com

    from: http://www.ddvip.net/program/vc/index6/62.htm

    posted on 2005-08-04 13:07 weidagang2046 閱讀(307) 評(píng)論(0)  編輯  收藏 所屬分類(lèi): Linux

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