lol投注app 一文读懂内存映射与 mmap 机制

—— 从“一个系统调用”到 Linux 编造内存的灵魂

若是你委果瓦解了 mmap，你就瓦解了 Linux 编造内存的一半。

在 Linux 宇宙里，有一个系统调用，看似庸碌，却连续了 文献 IO、编造内存、进度阻塞、分享内存、零拷贝、性能优化等险些所有中枢主题。

它等于：mmap。

好多东说念主用过 mmap，但少许有东说念主委果“瓦解” mmap：

为什么 mmap 比 read/write 快？

mmap 和 page cache 是什么联系？

mmap 后到底有莫得坐窝分派内存？

文献映射、匿名映射、分享映射践诺区别是什么？

mmap 如何参与 fork、COW、零拷贝？

为什么 mmap 用不好会径直把系统拖死？

这篇著作，咱们不讲 API 用法初学，而是从操作系统内核视角，透彻拆解 mmap 的责任机制。

一、从一个“反直观问题”提及

问题：mmap 一个 10GB 的文献，会不会坐窝占用 10GB 内存？

谜底是：

不会。

不仅不会，况兼你甚而不错在一台只消 2GB 内存的机器上 mmap 一个 100GB 的文献。

为什么？

{jz:field.toptypename/}

这恰是 mmap 机制最中枢的野心念念想：

地址空间 ≠ 物理内存

技艺路 mmap，lol投注app你必须先瓦解 Linux 的编造内存模子。

二、编造内存与地址空间：mmap 的舞台

2.1 进度看到的“假宇宙”

每个 Linux 进度王人活命在一个十足零丁的编造地址空间中。

典型的 64 位进度地址空间泄漏：

高地址┌──────────────────────┐│ 内核空间 │├──────────────────────┤│ mmap 映射区 │ ← 文献映射 / 匿名映射├──────────────────────┤│ 堆 │├──────────────────────┤│ 数据段 │├──────────────────────┤│ 代码段 │└──────────────────────┘低地址

这里有一个独特进攻的区域：mmap 映射区。

三、什么是 mmap：一句话界说

mmap 的践诺：在进度编造地址空间中，建立一段“地址区间”到“后端对象”的映射联系。

这个“后端对象”不错是：

庸碌文献

开荒文献

匿名内存（诀别应任何文献）

分享内存对象

关节点：建立的是“映射联系”，而不是数据拷贝。

四、mmap vs read/write：根柢各异在何处？

4.1 read/write 的传统 IO 旅途

磁盘 ↓Page Cache ↓内核缓冲区 ↓用户缓冲区

至少一次 内核态 → 用户态拷贝

无数 CPU 参与内存复制

4.2 mmap 的 IO 旅途

磁盘 ↓Page Cache ↑用户编造地址空间

莫得额外的数据拷贝

用户态径直“看到” page cache

这亦然 mmap 能成为 零拷贝技巧基础的原因之一。

五、mmap 系统调用干了什么？

5.1 用户态接口

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

5.2 内核作念了什么（中枢进程）

sys_mmap └─ do_mmap ├─ 查找可用编造地址区间 ├─ 创建 vm_area_struct ├─ 挂入 mm_struct->mmap 链表 ├─ 建立 VMA 与文献 / 匿名对象的有关 └─ 复返编造地址

属目：此时莫得分派任何物理页！

六、VMA：mmap 的灵魂数据结构

6.1 vm_area_struct 是什么？

每一个 mmap 映射，内核王人会创建一个 VMA（编造内存区域）：

struct vm_area_struct { unsigned long vm_start; unsigned long vm_end; struct file *vm_file; unsigned long vm_flags; const struct vm_operations_struct *vm_ops;};

一个进度 = 多个 VMA 拼接而成。

七、委果的魔法：缺页颠倒（Page Fault）

7.1 mmap 不分派内存，那什么期间分派？

看望时。

char c = *((char *)addr); // 第一次看望

CPU 发现该编造页：

页表中无有用映射

触发 Page Fault

7.2 缺页颠倒解决进程（中枢）

CPU ↓Page Fault ↓do_page_fault ↓handle_mm_fault ↓vma->vm_ops->fault ↓从文献读取 / 分派匿名页 ↓建立页表映射

这一步，才是委果的数据加载。

八、文献映射 mmap：页缓存的另一种翻开风光

8.1 文献映射的践诺

文献内容 → Page Cache

Page Cache → 映射进进度地址空间

多个进度 mmap 并吞个文献：

分享 Page Cache

分享物理页

8.2 分享映射 vs 专有映射

类型

flag

行径

分享

MAP_SHARED

修改会回写文献

专有

MAP_PRIVATE

COW，不影响文献

九、Copy-On-Write：mmap 与 fork 的齐全合营

9.1 fork 后的 mmap

父子进度分享 VMA

页表指向并吞物理页

记号为 只读

9.2 写时复制发生时

写操作 ↓触发保护颠倒 ↓复制物理页 ↓建立专有映射这等于 COW

十、匿名 mmap：malloc 的另一条路

10.1 malloc 底层用无须 mmap？

谜底：用。

小对象：brk

大对象：mmap

glibc 计谋：

>128KB → mmap

十一、mmap 与分享内存

11.1 POSIX SHM

shm_openftruncatemmap

11.2 践诺

分享内存 = 多个进度 mmap 并吞个内查对象

十二、mmap 在高性能系统中的诈欺

12.1 零拷贝

sendfile

mmap + write

DMA + page cache

12.2 数据库

RocksDB

LMDB

Redis（AOF 重写）

12.3 高速日记系统

mmap 日记文献

规矩写，幸免 syscall

十三、mmap 的坑，比你遐想得多

13.1 SIGBUS：工程师恶梦

触发条目：

mmap 文献

文献被 truncate

看望越界页

服从：

Bus error (core dumped)

13.2 内存暴露的另一种面貌

健忘 munmap

VMA 数目爆炸

进度编造内存碎屑化

十四、如何正确使用 mmap（工程漠视）

只 mmap 必要区域

幸免时常小 mmap

对只读文献优先 mmap

不要 mmap 不踏实文献

怜惜 VMA 数目

十五、回想：为什么 mmap 是 Linux 的灵魂野心

它颐养了 文献 IO 与内存

它让 编造内存委果“编造”

它复旧了 COW / fork / 分享内存

它是 零拷贝与高性能 IO 的基础

瓦解 mmap，你就站在了 Linux 内核野心的中枢位置。

read/write 是“拷贝数据”，mmap 是“映射宇宙”。