你真的知道匿名映射是什么吗?

《认真分析mmap:是什么 为什么 怎么用》中提到了匿名映射,只要在 flags 参数中增加 MAP_ANONYMOUS,即为匿名映射。此时,会忽略参数 fd,映射区不与任何文件关联,而且映射区域无法和其他进程共享。

根据 mmap 映射是否与文件相关联,可以将 Linux 内核中映射可以分为两种:匿名映射和文件映射。

  • 匿名映射:没有映射对应的相关文件,这种映射的内存区域的内容会被初始化为0。
  • 文件映射:映射和实际文件相关联,通常是把文件的内容映射到进程地址空间,这样应用程序就可以像操作进程地址空间一样读写文件。

根据文件关联性、映射区域是否共享这两个属性,mmap的映射类型,又可以分为如下4种:

私有映射 共享映射
匿名映射 私有匿名映射 - 通常用于内存分配 共享匿名映射 - 通常用于进程间共享内存
文件映射 私有文件映射 - 通常用于加载动态库 共享文件映射 - 通常用于内存映射IO,进程间通信
  1. 私有匿名映射
    当使用参数 fd=-1 且 flags=MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE 时,创建的 mmap 映射是私有匿名映射。私有匿名映射最常见的用途是在 glibc 分配大块内存中,当需要的分配的内存大于 MMAP_THREASHOLD(128KB) 时,glibc会默认使用 mmap 代替 brk 来分配内存。

  2. 共享匿名映射
    当使用参数 fd=-1 且 flags=MAP_ANONYMOUS | MAP_SHARED 时,创建的 mmap 映射是共享匿名映射。共享匿名映射让相关进程共享一块内存区域,通常用于父子进程的之间通信。

    创建共享匿名映射有如下两种方式:

    • fd=-1 且 flags= MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED。在这种情况下,do_mmap_pgoff()->mmap() 函数最终调用 shmem_zero_setup() 来打开一个 "/dev/zero" 特殊的设备文件。
    • 直接打开 "/dev/zero" 设备文件,然后使用这个文件句柄来创建 mmap。
  3. 私有文件映射
    私有文件映射时 flags 的标志位被设置为 MAP_PRIVATE,那么就会创建私有文件映射。私有文件映射的最常用的场景是加载动态共享库。

  4. 共享文件映射
    创建文件映射时 flags 的标志位被设置为 MAP_SHARED,那么就会创建共享文件映射。如果 prot 参数指定了 PROT_WRITE,那么打开文件需要制定 O_RDWR 标志位。

    共享文件映射通常有如下场景:

    • 读写文件:
      把文件内容映射到进程地址空间,同时对映射的内容做了修改,内核的回写机制(writeback)最终会把修改的内容同步到磁盘中。
    • 进程间通信:
      进程之间的进程地址空间相互隔离,一个进程不能访问到另外一个进程的地址空间。如果多个进程都同时映射到一个相同的文件,就实现了多进程间的共享内存的通信。如果一个进程对映射内容做了修改,那么另外的进程是可以看到的。

作者:yooooooo
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