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[操作系统]轉APUE:mmap函数

起初

看过一遍内存映射I/O,意思大概是懂了,就是直接操作文件再而直接通过缓冲区来操作,减少一些read、write调用所花费的时间。加上文中给出一个copy的例子,意思也好理解的。
不过困扰的来了,我琢磨着在映射两个文件后,再使用memcpy内存复制函数将文件写入完全可以,但是这是两个文件的操作,我想一个文件自己对自己的修改呢?只有一个文件的时候,该怎么做呢?于是自己就开始构建一个程序来验证一下。正好也顺手将书后的习题14.11也解决掉:)


猜想

首先设想创建一个空文件,先写入一点数据,接着映射到缓冲区区,接着再写一点数据进去。简单说就是open==> write ==> mmap ==> write 但是一想这边根本没有涉及到使用缓冲区,还是建立在文件的操作上,失败!

继续想一个思路,书上有一句话 此函数的返回地址是该映射区的返回地址 ,意思就是说mmap的返回值可以拿过来用,我们可以将它的内容输出,我个人猜想这个内容应该就是文件的内容。那么这样我不就可以对这个返回值进行相应的操作,这不就是在对映射的缓存区进行操作吗?

鉴于书中提到一个函数msync是将映射区的修改同步到文件中,那么对文件的修改也就能体现出来了。一气呵成的想法,最后还有一个释放映射区,这是一个基本的清理操作。大体上应该可以设计了。

思路整理下,首先是创建文件,写入一点数据,然后映射过去,读映射区的内容(返回值) 修改映射区,同步写入文件,清理工作。这个思路应该差不多了。


实现

编码之前的一个问题,mmap的返回值是void *, 而我们要展示的确是字符串之类的,于是想到得强制转换下这个返回值。这一步解决后,开始编码

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<sys/mman.h>#include<errno.h>static void error(const char *msg){  fprintf(stderr,"%s:%s\n",msg,strerror(errno));  exit(1);}int main(void){  int   fd;  char   *dst;  if((fd = open("mapfile",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0666)) < 0)    error("open error");  if(write(fd,"abc",3) != 3)    error("wirte error");  /*let this file map to memory area*/  if((dst =(char *)mmap(0,64,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0)) == MAP_FAILED)  error("mmap error");  close(fd);  printf("%s\n",dst);  dst[2]='d';  printf("%s\n",dst);  if(msync((void *)dst,64,MS_SYNC) < 0)    error("msync error");  if(munmap((void *)dst,64) < 0)    error("munmap error");  return 0;  }

 

初期的一个编码大概是这样的,运行后的结果还是比较不错的.

first

细究下这个代码,我尝试的是去改已经写入的内容,这个确实有一个修改的意思了,看来对返回值的猜想是正确的,对返回值的修改就是对这个映射区的修改。同时,我也测试了将文件描述符关闭后,缓存区是不受影响的,照样可以操作,并且是能够同步到文件中的。这点确实很关键。

可我并不觉着这样就可以了,我的目的是继续往里面写数据,就像一开始想的那样,在映射后我还需要将其他数据写入, 看看这个是否是和write函数一样可以做到这一点。

修改代码

second

我们一开始只是写入了3个,而给的缓存区是64的,足够再写入的。但是运行的结果

third

和上面的一样,没有任何的改变。。。 按照道理来时应该会有一个x出现的。

看书,发现书上的copy函数的例子中,有一个偏移的设置,书中也有个说法映射文件的启示偏移量受系统虚存页的限制,如果映射区的长度不是页的整数倍,任何的变动,都不会再文件中反映出来,不能用mmap将数据添加到文件中,需要加长该文件 也就是说我这边需要一个偏移,看书上的copy的例子,上面是从文件开始偏移了inputfile的长度。也就是说现在这个文件从开始到偏移的位置有一个空洞,那么再映射过去后,显示的量应该就是能满足了,这样就可以将所更改的写入到文件中。回到我刚才的那个,虽然映射区是给64,但是文件的长度不足,这和write不一样,write可以直接接着后面写。所以必须文件的大小要满足才行。

继续修改代码

four

此刻运行的结果就符合我的猜想了,下面是结果的运行

five

可以看到,cat输出了我刚刚插入的一个'x',继而看文件的真实情况,也完全符合我的猜想,在第十一位放入了一个x,至于为什么输出的还是三个,因为字符串的结尾有一个'\0'则'x'没有连在一起。

其实还有一个细节,再形成文件空洞的时候,不仅仅是要偏移位置,还需要写入一个字符,来标识这个文件真实长度,否则结果和不使用偏移一样文件的长度还是原来的大小,并没有被扩充。

有一个不错的方法使用ftruncate,直接设置文件的大小,省却使用lseek和write的繁杂。


总结

mmap再IPC中提及到,但是在APUE中涉及了这个,这让我想起了再做摄像头驱动的时候,使用过这个函数,但是一点概念一点都没有,完全跟着老师后一个字一个字的敲,现在大概能理解使用存储映射的过程,至于什么二级缓存,一级缓存,感觉需要到实际项目中才能感受到。

(全文完)