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
Android终极笔记—mmap原理与解析
首先，“映射”这个词，就和数学课上说的“一一映射”是一个意思，就是建立一种一一对应关系，在这里主要是只硬盘上文件的位置与进程逻辑地址空间中一块大小相同的区域之间的一一对应，如图1中过程1所示。这种对应关系纯属是逻辑上的概念，物理上是不存在的，原因是进程的逻辑地址空间本身就是不存在的。在内存映射的过程中，并没有实际的数据拷贝，文件没有被载入内存，只是逻辑上被放入了内存，具体到代码，就是建立并初始化了相关的数据结构（struct address_space），这个过程有系统调用mmap()实现，所以建立内存映射的效率很高。既然建立内存映射没有进行实际的数据拷贝，那么进程又怎么能最终直接通过内存操作访问到硬盘上的文件呢？那就要看内存映射之后的几个相关的过程了。mmap()会返回一个指针ptr，它指向进程逻辑地址空间中的一个地址，这样以后，进程无需再调用read或write对文件进行读写，而只需要通过ptr就能够操作文件
尽情阅读，技术进阶，详解mmap原理
mmap原理概览mmap作用在于将文件的一部分映射到内存中，使得进程能够像操作内存一样操作文件。实质上，是将文件映射为物理内存，同时将进程的虚拟空间与内存关联，这样进程既能在内存中读写文件，同时多个进程映射同一文件时，也能保证虚拟空间对应同一块物理内存，实现内存共享。虚拟内存与虚拟空间概念虚拟空间与虚拟内存实质上描述的是同一概念，指的是进程可访问的所有地址组成的集合。虚拟空间是进程对所有分配给它的物理地址的映射，虚拟内存则强调其并非真正的物理内存，而是通过地址组成的抽象空间。使用虚拟空间的概念更加直观和易于理解。虚拟空间原理物理内存并非连续分配，包含作为主存的DRAM与IO寄存器。早期CPU（如X86）为IO划分单独地址空间，不能直接通过指针访问IO，只能使用专门的读写命令。现代CPU利用PCI总线将IO寄存器映射至物理内存，实现基于内存的IO访问。物理内存中有一小部分被内核使用，不可访问
深入理解内存映射：mmap映射的背后原理以及和共享内存的差异
内存映射技术，如mmap，是现代计算机科学中一个关键的革新，它将文件内容直接映射到进程的地址空间，极大地提升了文件处理效率和灵活性。它并非简单的技术工具，而是人类思维方式扩展的体现，如同爱因斯坦所说：“逻辑带你到A点，想象力带你去任何地方。”内存映射的核心是将文件视为进程内存的一部分，通过mmap系统调用，实现文件内容的高效直接访问。这不仅简化了文件操作，还减少了传统I/O调用的开销。与共享内存不同，mmap主要用于文件映射，而共享内存则侧重于进程间通信。在效率方面，mmap与传统文件I/O相比，通过虚拟内存管理和页面缓存，减少了上下文切换，尤其是在处理大文件时。这就像亚里士多德的“整体大于部分之和”，系统的高效性不仅依赖单个部分，还在于整体优化。在实际应用中，mmap适用于处理大型文件、频繁文件访问等场景，例如在进程间通信时，需权衡实时性与资源占用。同时，理解内存映射的工作原理，包括虚拟内存、物理内存的映射，以及写时复制机制，对于安全性和性能管理至关重要
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