Linux API. Исчерпывающее руководство

• Приватное файловое отображение. Содержимое отображения инициализируется с помощью участка файла. Несколько процессов, отображающих один файл, изначально разделяют одни и те же страницы памяти; но, поскольку задействовано копирование при записи, изменения, вносимые процессом в отображение, не видны остальным процессам. Основное применение этого вида отображения заключается в инициализации участка памяти, используя содержимое файла. Например, можно инициализировать сегменты процесса, хранящие его код и данные, заполнив их соответствующими участками двоичного исполняемого файла или разделяемой библиотеки.

Приватное анонимное отображение. Каждое такое отображение, создаваемое с помощью вызова mmap(), отличается от других отображений данного вида, созданных тем же (или другим) процессом (это значит, что они не применяют одни и те же страницы физической памяти). И хотя дочерний процесс наследует отображения родителя, процедура копирования при записи гарантирует, что после вызова fork() родитель и потомок не будут видеть изменения друг друга, вносимые в это отображение. Основное применение приватного анонимного отображения заключается в выделении (и заполнении нулями) памяти для процесса (например, при выделении больших блоков памяти malloc() использует вызов mmap()).

Разделяемое файловое отображение. Все процессы, отображающие один участок того же файла, разделяют одни и те же страницы физической памяти, которые изначально инициализированы с помощью этого участка. Изменения, вносимые в отображение, передаются обратно в файл. Отображение данного типа служит двум целям. Во-первых, оно позволяет отобразить в память ввод/вывод. Это значит, что файл загружается на какой-то участок виртуальной памяти процесса и все изменения, вносимые в данную память, автоматически записываются в сам файл. Таким образом, ввод/вывод, отображенный в память, является альтернативой вызовам read() и write(), которые используются для чтения и записи файла. Во-вторых, этот вид отображения позволяет неродственным процессам разделять один и тот же участок памяти для обеспечения (быстрого) межпроцессного взаимодействия.

• Разделяемое анонимное отображение. Как и в случае с приватным анонимным отображением, каждый вызов mmap() создает новое отображение со своими отдельными страницами памяти. Разница такова: к страницам отображения не применяется процедура копирования при записи. Это значит, что, когда потомок после вызова fork() наследует отображение родителя, родительский и дочерний процессы разделяют одни и те же страницы физической памяти, и изменения, вносимые одним процессом, видны другому. Разделяемые анонимные отображения позволяют организовать межпроцессное взаимодействие по тому же принципу, что и в случае с сегментами разделяемой памяти в System V, но только между родственными процессами.

Мы подробно рассмотрим каждый из этих типов отображений в оставшейся части данной главы.

Отображения теряются, когда процесс выполняет вызов exec(), но наследуются потомками при вызове fork(). Тип отображения (MAP_PRIVATE или MAP_SHARED) тоже наследуется.

Информация обо всех отображениях процесса доступна в специальном файле вида /proc/PID/maps (только в Linux).

Вызов mmap() можно также применять в сочетании с POSIX-объектами разделяемой памяти, что позволяет разделять участок памяти между неродственными процессами, не создавая при этом на диске связанный с ним файл (как в случае с разделяемым отображением файла). POSIX-объекты разделяемой памяти будут описаны в главе 50).

45.2. Создание отображения: mmap()

Системный вызов mmap() создает новое отображение в виртуальном адресном пространстве вызывающего процесса.

#include

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd,

off_t offset);

Возвращает начальный адрес отображения при успешном завершении или MAP_FAILED, если произошла ошибка

Аргумент addr обозначает виртуальный адрес, по которому будет находиться отображение. Если присвоить ему значение NULL, то ядро само выберет подходящий адрес. Это предпочтительный способ создания отображения. Но также можно указать ненулевой адрес, который будет учитываться ядром при размещении отображения в памяти. На практике данный адрес будет как минимум округлен, чтобы совпасть с началом ближайшей страницы. В любом случае ядро выберет адрес, не конфликтующий ни с одним другим отображением (если аргумент flags содержит значение MAP_FIXED, то аргумент addr должен быть привязан к странице; этот флаг описывается в разделе 45.10).

В случае успеха mmap() возвращает начальный адрес нового отображения. В случае ошибки возвращается значение MAP_FAILED.