iOS文件内存映射——MMAP
前言
最近一段项目上总是出现一些因为文件没有及时保存而产生的问题，因此小编就在网上寻找到了这个文件存储方法mmap，这里为大家进行下简单的介绍。
简介
首先我们需要对iOS中各App的运行环境进行了解，进程即App运行的基本单位，进程之间相对独立。iOS系统中App运行的内存空间地址是虚拟空间地址，存储数据是在各自的沙盒。当我们在App中去读写沙盒中的文件时，我们会使用NSFileManager去查找文件，然后可以使用NSData去加载二进制数据。文件操作的更底层实现过程，是使用linux的read()、write()函数直接操作文件句柄（也叫文件描述符、fd）。
在操作系统层面，当App读取一个文件时，实际是有两步：先将文件从磁盘读取到物理内存，再从系统空间拷贝到用户空间（可以认为是复制到系统给App统一分配的内存）。
iOS系统使用页缓存机制，通过MMU（Memory Management Unit）将虚拟内存地址和物理地址进行映射，并且由于进程的地址空间和系统的地址空间不一样，所以还需要多一次拷贝。
而mmap将磁盘上文件的地址信息与进程用的虚拟逻辑地址进行映射，建立映射的过程与普通的内存读取不同：正常的是将文件拷贝到内存，mmap只是建立映射而不会将文件加载到内存中。App 只管往里面写数据，由 iOS 负责将内存回写到文件，不必担心 crash 导致数据丢失。
下面两个图分别显示进程读取磁盘文件的过程和使用mmap进行文件映射的过程。
图1
图2
实现代码
以官网的demo为例，其他的代码很简明直接，核心就在于mmap函数。
void* mmap(void* start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset);
*outDataPtr = mmap(NULL,
size,
PROT_READ|PROT_WRITE,
MAP_FILE|MAP_SHARED,
fileDescriptor,
);
start：映射开始地址，设置NULL则让系统决定映射开始地址；
length：映射区域的长度，单位是Byte；
prot：映射内存的保护标志，主要是读写相关，是位运算标志；（记得与下面fd对应句柄打开的设置一致）
flags：映射类型，通常是文件和共享类型；
fd：文件句柄；
off_toffset：被映射对象的起点偏移；
读写的例子如下：
#import "ViewController.h"
#import <sys/mman.h>
#import <sys/stat.h>
int MapFile(const char * inPathName, void ** outDataPtr, size_t * outDataLength, size_t appendSize)
{
int outError;
int fileDescriptor;
struct stat statInfo;
// Return safe values on error.
outError = ;
*outDataPtr = NULL;
*outDataLength = ;
// Open the file.
fileDescriptor = open( inPathName, O_RDWR, );
if( fileDescriptor < )
{
outError = errno;
}
else
{
// We now know the file exists. Retrieve the file size.
if( fstat( fileDescriptor, &statInfo ) != )
{
outError = errno;
}
else
{
ftruncate(fileDescriptor, statInfo.st_size + appendSize);
fsync(fileDescriptor);
*outDataPtr = mmap(NULL,
statInfo.st_size + appendSize,
PROT_READ|PROT_WRITE,
MAP_FILE|MAP_SHARED,
fileDescriptor,
);
if( *outDataPtr == MAP_FAILED )
{
outError = errno;
}
else
{
// On success, return the size of the mapped file.
*outDataLength = statInfo.st_size;
}
}
// Now close the file. The kernel doesn’t use our file descriptor.
close( fileDescriptor );
}
return outError;
}
void ProcessFile(const char * inPathName)
{
size_t dataLength;
void * dataPtr;
char *appendStr = " append_key";
int appendSize = (int)strlen(appendStr);
if( MapFile(inPathName, &dataPtr, &dataLength, appendSize) == ) {
dataPtr = dataPtr + dataLength;
memcpy(dataPtr, appendStr, appendSize);
// Unmap files
munmap(dataPtr, appendSize + dataLength);
}
}
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view.
NSString *path = [NSHomeDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"test.data"];
NSLog(@"path: %@", path);
NSString *str = @"test str";
[str writeToFile:path atomically:YES encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];
ProcessFile(path.UTF8String);
NSString *result = [NSString stringWithContentsOfFile:path encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];
NSLog(@"result:%@", result);
}
最后
mmap就是文件的内存映射，通常读取文件是将文件读取到内存，会占用真正的物理内存；而mmap是用进程的内存虚拟地址空间去映射实际的文件中，这个过程由操作系统处理。mmap不会为文件分配物理内存，而是相当于将内存地址指向文件的磁盘地址，后续对这些内存进行的读写操作，会由操作系统同步到磁盘上的文件。这种操作也节省了很多内存占用，极大的提升了进程的性能。
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