Linux進程通信之mmap

mmap()函數：

void *mmap(void* addr,size_t length,int port,int flags,int fd,off_t offset);

返回：成功：返回創建的映射區首地址；失敗：MAP_FAILED 宏

參數：

?????? addr:????? 建立映射區的首地址，由linux內核決定。使用時直接傳遞NULL；

?????? length:?? 欲創建映射區的大小

?????? port：??? 映射區權限PROT _READ、PROT_WRITE 、PROT _READ|PROTWRITE

?????? flags：?? 標志位參數（常用于設定更新物理區域、設置共享、創建匿名映射區）

???????????????????? MAP_SHARED:???? 會將映射區所做的操作反射到物理設備上

???????????????????? MAP_PRIVATE:???? 映射區所作的修改不會反映到物理設備。

?????? fd：?????? 用來建立映射區的文件描述符

?????? offset：? 映射文件的偏移（4K的整數倍）

/***
mmap.c
***/
#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);if(-1 == len){perror("ftruncate  error:");exit(1);}p = mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);if(p == MAP_FAILED){perror("mmap error:");exit(1);}strcpy(p,"abc");ret = munmap(p,4);if(-1 == ret){perror("mmap error:");exit(1);} close(fd);return 0;
}

運行結果：

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ gcc mmap.c -o mmap

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ ./mmap

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ cat mytest.txt

abc

mmap在使用過程中注意以下事項：

  1. 創建映射區的過程中，隱含著一次對映射文件的讀操作。
  2. 當MAP_SHARED時，要求：映射區的權限? <= 文件打開的權限（出于對映射區的保護）。而MAP_PRIVATE則無所謂，因為mmap中的權限時對內存的限制。
  3. 映射區的釋放和文件關閉無關。只要映射成功，文件可以立刻關閉。
  4. 特別注意：當映射文件大小為0時，不能創建映射區。所以：用于映射的文件必須有實際大小。mmap使用時常常會出現總線錯誤，通常是因為共享文件存儲空間大小所引起的。
  5. munmap傳入的地址一定是mmap的返回地址，堅決杜絕指針++操作
  6. 如果使用文件偏移，則值必須是4K的整數倍
  7. mmap創建映射區出錯概率極高，一定要檢查返回值，確保映射區建立成功再進行后續操作。

?

mmap父子進程間通信：

文件inode屬性

struct stat

{

?????? 存儲指針地址；

?????? 大小；

?????? 權限；

?????? 類型；

?????? 所以者；

}

/***
mmap_fork.c
***/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
#include<sys/wait.h>int var = 100;int main()
{int *p;pid_t pid;int fd;fd = open("temp",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0644);if(fd < 0){perror("open error");exit(1);}unlink("temp");ftruncate(fd,4);p = (int*)mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);if(p == MAP_FAILED){perror("mmap error");exit(1);}close(fd);pid = fork();if(0 == pid){*p = 2000;var = 1000;printf("child, *p = %d, var = %d\n",*p,var);}else{sleep(1);printf("parent, *p = %d, var = %d\n",*p,var);wait(NULL);int ret = munmap(p,4);if(-1 == ret){perror("munmap error");exit(1);}}return 0;
}

運行結果：

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ gcc mmap_fork.c -o mmap_fork

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ ./mmap_fork

child, *p = 2000, var = 1000

parent, *p = 2000, var = 100

?

mmap創建匿名映射區

/***
fork_mmap_linux.c
***/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
#include<sys/wait.h>int var = 100;int main()
{int *p;pid_t pid;p = (int*)mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED | MAP_ANON,-1,0);if(p == MAP_FAILED){perror("mmap error");exit(1);}pid = fork();if(0 == pid){var = 1000;*p = 2000;printf("child, *p = %d,var = %d\n",*p,var);}else{sleep(1);//    printf("parent,*p = %d\n",*p);printf("child, *p = %d,var = %d\n",*p,var);wait(NULL);int ret = munmap(p,4);if(-1 == ret){perror("munmap error");exit(1);}}return 0;
}

運行結果：

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ gcc fork_map_linux.c -o fork_map_linux

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ ./fork_map_linux

child, *p = 2000,var = 1000

child, *p = 2000,var = 100

?

注意：MAP_ANONYMOUS和MAP_ANON 這兩個宏是linux操作系統特有的宏，再類Unix系統中如無該宏的定義，可以使用以下步驟來完成匿名映射區的建立。

  1. fd = open(“/dev/zero”,O_RDWR);
  2. p = mmap(NULL,size,PROT_READ|PROT_WRITE,MMAP_SHARED,fd,0);
/***
fork_map_anon.c
***/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
#include<sys/wait.h>int var = 100;int main()
{int *p;pid_t pid;int fd = open("/dev/zero",O_RDWR);p = (int*)mmap(NULL,4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);if(p == MAP_FAILED){perror("mmap error");exit(1);}pid = fork();if(0 == pid){var = 1000;*p = 2000;printf("child, *p = %d,var = %d\n",*p,var);}else{sleep(1);//    printf("parent,*p = %d\n",*p);printf("child, *p = %d,var = %d\n",*p,var);wait(NULL);int ret = munmap(p,4);if(-1 == ret){perror("munmap error");exit(1);}}return 0;
}

運行結果：

buntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ gcc fork_map.c -o fork_map

ubuntu1604@ubuntu:~/wangqinghe/linux/20190807$ ./fork_map

child, *p = 2000,var = 1000

child, *p = 2000,var = 100

?

mmap無血緣關系進程間通信：

/***
mmap_w.c
***/
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/mman.h>
#include<string.h>struct STU
{int id;char name[20];char sex;
};void sys_err(char *str)
{perror(str);exit(1);
}int main(int argc,char ** argv)
{int fd;struct STU student = {10,"xiaoming",'m'};char *mm;if(argc < 2){printf("./a.out file_shared\n");exit(-1);}fd = open(argv[1],O_RDWR | O_CREAT,0664);ftruncate(fd,sizeof(student));mm = mmap(NULL,sizeof(student),PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);if(mm == MAP_FAILED){sys_err("mmap error");}close(fd);while(1){memcpy(mm,&student,sizeof(student));student.id++;sleep(2);}munmap(mm,sizeof(student));return 0;
}
/***
mmap_r.c
***/
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/mman.h>
#include<string.h>struct STU
{int id;char name[20];char sex;
};void sys_err(char *str)
{perror(str);exit(1);
}int main(int argc,char ** argv)
{int fd;struct STU student;struct STU *mm;if(argc < 2){printf("./a.out file_shared\n");exit(-1);}fd = open(argv[1],O_RDONLY);if(-1 == fd)sys_err("open error");mm = mmap(NULL,sizeof(student),PROT_READ,MAP_SHARED,fd,0);if(mm == MAP_FAILED){sys_err("mmap error");}close(fd);while(1){printf("id=%d,name = %s,%c\n",mm->id,mm->name,mm->sex);sleep(2);}munmap(mm,sizeof(student));return 0;
}

?

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