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【Linux编程】存储映射I/O

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全栈程序员站长
发布2022-07-07 17:53:00
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发布2022-07-07 17:53:00
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大家好,又见面了,我是全栈君。

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相映射,对缓冲区的读、写操作就是对文件的读、写操作,从而能够不再使用read、write系统调用。

将文件映射到存储区的函数由mmap完毕,函数原型例如以下:

代码语言:javascript
复制
#include <sys/mman.h>
 
/* 成功返回映射区起始地址,出错返回MAP_FAILED */
void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flag, int filedes, off_t off);

參数说明:

  • addr:指定映射存储区的起始地址,通常为0表示由系统选择起始地址。
  • len:须要映射的字节数。
  • prot:对映射存储区的保护要求,不能超过open文件时的权限。
    • PROT_READ:映射区可读
    • PROT_WRITE:映射区可写
    • PROT_EXEC:映射区可运行
    • PROT_NONE:映射区不可訪问
  • flag:影响映射存储区的属性。
    • MAP_FIXED:返回值必须等于addr,不利于移植。不鼓舞使用。
    • MAP_SHARED:表示存储操作相当于对该文件的write。
    • MAP_PRIVATE:对映射区的存储操作导致创建该映射文件的一个私有副本。
  • filedes:指定要被映射的文件描写叙述符,映射之前须要先打开该文件。
  • off:要映射字节在文件里的起始偏移量。通常为0。

存储映射例如以下所看到的:

【Linux编程】存储映射I/O
【Linux编程】存储映射I/O

測试代码:

代码语言:javascript
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#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
 
#define FILE_MODE (S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fdin, fdout;
    void *src, *dst;
    struct stat statbuf;
 
    if (argc != 3)
    {
        printf("usage: %s <fromfile> <tofile>\n", argv[0]);
        return -1;
    }
 
    fdin = open(argv[1], O_RDONLY);
    fdout = open(argv[2], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, FILE_MODE);
 
    fstat(fdin, &statbuf);
 
    lseek(fdout, statbuf.st_size - 1, SEEK_SET);
    write(fdout, " ", 1);   /* lseek偏移量大于文件长度时。写操作将加长文件 */
 
    src = mmap(0, statbuf.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fdin, 0);
    dst = mmap(0, statbuf.st_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fdout, 0);
 
    memcpy(dst, src, statbuf.st_size);  /* 数据复制 */
 
    munmap(src, statbuf.st_size);
    munmap(dst, statbuf.st_size);
 
    return 0;
}

此函数实现了文件内容之间的拷贝。

lseek + write的组合操作使得目标文件的大小添加到和源文件大小同样。由于当lseek设置的文件偏移量大于文件当前长度时。下一个写操作将会使文件增大。假设没有对目标文件扩大。那么进程会接收到SIGBUS信号。表示存储区中有地址无法映射到文件里。

mmap实际上是将包括文件内容的内核缓冲区映射到应用程序地址空间,然后用memcpy直接进行数据的拷贝。其优势在于避免了类似read、write系统调用,在内核空间和用户空间之间的数据传递。

參考:

《unix环境高级编程》 P390-P395.

发布者:全栈程序员栈长,转载请注明出处:https://javaforall.cn/116472.html原文链接:https://javaforall.cn

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原始发表:2022年1月2,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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