前言

內存映射 在 Linux操作系統中非常重要，因為其涉及到高效的跨進程通信 & 文件操作

今天，我將詳細講解操作系統中核心概念：內存映射

目錄

1. 定義

關聯 進程中的1個虛擬內存區域 & 1個磁盤上的對象，使得二者存在映射關係

上述的映射過程 = 初始化該虛擬內存區域

虛擬內存區域被初始化後，就會在交換空間中換你來還去

被映射的對象稱為：共享對象（普通文件 / 匿名文件）

2. 作用

若存在上述映射關係，則具備以下特徵

在多個進程的虛擬內存區域 已和同1個共享對象 建立映射關係的前提下

若 其中1個進程對該虛擬區域進行寫操作

那麼，對於 也把該共享對象映射到其自身虛擬內存區域的進程 也是可見的

示意圖如下

假設進程1、2的虛擬內存區域同時映射到同1個共享對象；

當進程1對其虛擬內存區域進行寫操作時，也會映射到進程2中的虛擬內存區域

3. 實現過程

• 內存映射的實現過程主要是通過Linux系統下的系統調用函數：mmap（）
• 該函數的作用 = 創建虛擬內存區域 + 與共享對象建立映射關係
• 其函數原型、具體使用 & 內部流程 如下

/**
 * 函數原型
 */
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
/**
 * 具體使用（用戶進程調用mmap（））
 * 下述代碼即常見了一片大小 = MAP_SIZE的接收緩存區 & 關聯到共享對象中（即建立映射）
 */
 mmap(NULL, MAP_SIZE, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
/**
 * 內部原理
 * 步驟1：創建虛擬內存區域
 * 步驟2：實現地址映射關係，即：進程的虛擬地址空間 ->> 共享對象 

 * 注： 
 * a. 此時，該虛擬地址並沒有任何數據關聯到文件中，僅僅只是建立映射關係
 * b. 當其中1個進程對虛擬內存寫入數據時，則真正實現了數據的可見
 */

4. 特點

提高數據的讀、寫 & 傳輸的時間性能

1. 減少了數據拷貝次數
2. 用戶空間 & 內核空間的高效交互（通過映射的區域 直接交互）
3. 用內存讀寫 代替 I/O讀寫

提高內存利用率：通過虛擬內存 & 共享對象

5. 應用場景

在Linux系統下，根據內存映射的本質原理 & 特點，其應用場景在於：

1. 實現內存共享：如 跨進程通信
2. 提高數據讀 / 寫效率 ：如 文件讀 / 寫操作

6. 實例講解

下面，我將詳細講解 內存映射應用在跨進程通信 & 文件操作的實例

6.1 文件讀 / 寫操作

• 傳統的Linux系統文件操作流程如下

• 使用了內存映射的 文件讀 / 寫 操作

從上面可看出：使用了內存映射的文件讀/寫 操作方式效率更加高、性能最好！

6.2 跨進程通信

• 傳統的跨進程通信

• 使用了內存映射的 跨進程通信

從上面可看出：使用了內存映射的跨進程通信 效率最高、性能最好！

7. 總結

本文全面講解了 Linux操作系統中的內存映射

下面我將繼續講解 編程開發的基礎知識

作者：Carson_Ho 
原文：https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/87685001