Linux API. Исчерпывающее руководство

В Linux (как и в большинстве других разновидностей UNIX) константа MAP_FAILED равна ((void *) — 1). Но в стандарте SUSv3 она указана по той причине, что спецификация языка C не может гарантировать отличие ((void *) — 1) от значения, которое возвращается при успешном выполнении mmap().

Аргумент length обозначает размер отображения в байтах. И хотя он не должен быть кратным размеру страниц памяти в системе (возвращаемому вызовом sysconf(_SC_PAGESIZE)), при создании отображения ядро использует единицы измерения, благодаря которым length автоматически округляется до ближайшего следующего числа, кратного размеру страницы.

Аргумент prot представляет собой битовую маску, позволяющую задать защиту отображения. Он может быть равен либо значению PROT_NONE, либо сочетанию любых других трех флагов (к которым применяется побитовое ИЛИ), перечисленных в табл. 45.2.

Таблица 45.2. Значения защиты памяти

Значение — Описание

PROT_NONE — Этот участок недоступен

PROT_READ — Содержимое данного участка можно прочитать

PROT_WRITE — Содержимое этого участка можно изменить

PROT_EXEC — Содержимое данного участка можно выполнить

Битовая маска flags состоит из параметров, управляющих различными аспектами работы отображения. В их число обязательно должно входить одно из следующих значений.

• MAP_PRIVATE — создает приватное отображение. Изменения, вносимые в содержимое участка, не видны другим процессам, использующим то же отображение; в случае с файловым отображением изменения не передаются обратно в исходный файл.

• MAP_SHARED — создает разделяемое отображение. Изменения, вносимые в содержимое участка, видны другим процессам, отображающим тот же участок с помощью атрибута MAP_SHARED; в случае с файловым отображением изменения передаются обратно в исходный файл. Обновление файла может происходить не сразу; см. описание системного вызова msync() в разделе 45.5.

Помимо MAP_PRIVATE и MAP_SHARED, аргумент flags может принимать и другие флаги, разделенные побитовым ИЛИ. Мы обсудим их в разделах 45.6 и 45.10.

Оставшиеся аргументы, fd и offset, используются в сочетании с файловыми отображениями (и игнорируются анонимными). Аргумент fd — это файловый дескриптор файла, который нужно отобразить. Аргумент offset задает начальную позицию отображения в файле и должен быть кратным размеру страницы памяти в системе. Чтобы отобразить весь файл целиком, в качестве offset можно указать 0, а length передать размер файла. Мы вернемся к файловым отображениям в разделе 45.5.

Подробнее о защите памяти

Как уже отмечалось выше, аргумент prot вызова mmap() обозначает тип защиты нового отображения в память. Он может содержать значение PROT_NONE или маску, состоящую из одного или нескольких флагов: PROT_READ, PROT_WRITE и PROT_EXEC. Если процесс, пытаясь получить доступ к участку памяти, нарушит его защиту, то ядро пошлет этому процессу сигнал SIGSEGV.

В стандарте SUSv3 говорится о том, что для оповещения о нарушениях защиты памяти должен использоваться сигнал SIGSEGV, но в некоторых системах вместо него применяется сигнал SIGBUS.

Страницы, защищенные флагом PROT_NONE, среди прочего используются в начале и конце участка памяти, выделяемого процессом. Если процесс случайно затронет страницу, помеченную как PROT_NONE, то ядро уведомит его об этом факте, сгенерировав сигнал SIGSEGV.

Сведения о защите хранятся в таблицах виртуальной памяти, выделяемых для каждого отдельного процесса. Таким образом, разные процессы могут отобразить данные на один и тот же участок памяти, но с разной защитой.

Тип защиты можно изменить с помощью системного вызова mprotect() (см. раздел 46.1).

В ряде реализаций UNIX защита, которая на самом деле применяется к страницам отображения, может отличаться от той, что указана в аргументе prot. В частности, это может быть связано с аппаратными ограничениями (например, в старой версии архитектуры x86-32), из-за которых во многих UNIX-системах флаг PROT_READ может подразумевать PROT_EXEC (и наоборот), а в отдельных реализациях флаг PROT_READ автоматически применяется вместе с PROT_WRITE. Однако приложения не должны полагаться на такое поведение; аргумент prot всегда должен указывать необходимую защиту памяти.

Современные образцы архитектуры x86-32 предоставляют аппаратную поддержку маркировки таблиц со страницами флагом NX (от англ. no execute — «не выполнять»), а Linux, начиная с версии 2.6.8, использует эту возможность для корректного разделения прав доступа PROT_READ и PROT_EXEC на платформе Linux/x86-32.

Стандартные ограничения выравнивания для offset и addr