存储映射I/O（一）

一、存储映射I/O

存储映射I/O使一个磁盘文件与存储空间中的一个缓冲区映射，于是当从缓冲区中取数据，就相当于读文件中的相应字节。于此类似，将数据存入缓冲区，则相应的字节就自动写入文件，这样，就可在不不适用read和write函数的情况下，使用地址(指针)完成I/O操作。

使用这种方法，首先应通知内核，将一个指定文件映射到存储区域中，这个映射工作可以通过mmap函数来实现。

二、主要应用函数

1. mmap函数原型：

#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);返回值：若成功，返回映射区的起始位置；若出错，返回MAP_FALLED

参数：

addr：建立映射区的首地址，由于Linux内核指定，使用时，直接传递NULL

lengrh：欲创建映射区的大小

prot： 映射区权限PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_READ | PROT_WRITE

flag： 标志位参数(常用于设定更新物理区、设置共享、创建匿名映射区)

MAP_SHARED：会将映射区所做的操作反映到物理设备(磁盘)上。

MAP_PRIVATE：映射区所做的修改不会反映到物理设备。

fd： 用来建立映射区的文件描述符。

offset： 映射文件的偏移量（4k的整数倍）

使用mmap时务必注意以下事项：

创建映射区的过程，隐含着一次对映射文件的读操作。
当MAP_SHARED时，要求：映射区的权限应 <= 文件打开的权限(处于对映射区的保护）。而MAP_PRIVATE则无所谓，因为mmap中的权限是对内存的限制。
映射区的释放与文件关闭无关，只要映射区建立成功，文件可以立即关闭。
特别注意。当映射区文件大下为0时，不能创建映射区。所以：用于映射区的文件必须要有实际大小！！mmap使用时常常会出现总线错误，通常是由于共享文件存储空间大小引起的。（文件的大小不能小于映射区的大小）
mummap传入地址一定是mmap的返回地址。坚决杜绝指针++操作。
文件偏移量必须为4k的整数倍
mmap创建映射区错概率非常高，一定要检查返回值，确保映射区建立成功在进行后续操作。

示意图：

三、程序清单

1. 测试代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{int fd1, fd2;pid_t pid;char buf[1024];char *str = "----------test for shared fd in parent child process-----";pid = fork();if(pid < 0) {perror("fork error");exit(1);} else if(pid == 0) {fd1 = open("test.txt", O_RDWR);if(fd1 < 0) {perror("open error");exit(1);}write(fd1, str, strlen(str));printf("child wrote over....");} else {fd2 = open("test.txt", O_RDWR);if(fd2 < 0) {perror("open error");exit(1);}sleep(1);int len = read(fd2, buf, sizeof(buf));write(STDOUT_FILENO, buf, len);wait(NULL);}return 0;
}

输出结果：

2 测试代码：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>int main()
{int len, ret;char *p = NULL;int fd = open("mytest.txt", O_CREAT | O_RDWR, 0644);if(fd < 0) {perror("open error: ");exit(1);}len = ftruncate(fd, 4);p = mmap(NULL, 4, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if(p == MAP_FAILED) {perror("mmap error:");exit(1);}strcpy(p, "abc");  //写数据ret = munmap(p, 4);if(ret == -1) {perror("mmap error:");exit(1);}close(fd);return 0;
}

输出结果：