之前的笔记里虽然提到了mmap(),但那实在学习内核的初期,效果不是很好,感觉还没有弄清楚,所以这次回头再来研究一下.
mmap用于分配一个内存区域(memory region),这个内存区域可以映射到文件,起到随机读取文件的效果;也可以不映射到文件,而是供进程间共同使用,达到内存共享的效果.
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,
int fd, off_t offset);还是先翻译翻译man page上的说明吧.
mmap在用户进程的虚拟内存空间上划出一块内存区域.
addr用于指示内存区域的地址,linux会尽量分配出与addr接近的内存区域,如果没有指定addr,就任内核发挥了.length指定要映射的内存区域的大小.因为内存基本单位是页,所以需要页对齐.如果length不是4KB的整数倍,内核会自动扩充.不过,超出length的那部分内存是不可访问的.prot控制进程对内存区域的访问权限:可读,可写,可执行,不可访问.flags用于控制两个东西:如果多个进程同时映射同一片内存,进程对内存的修改是不是对其它进程可见;如果是映射到文件,进程对文件的修改是否需要反映到磁盘上的文件实体.这个标志还可以指示内核去创建一个匿名区域,不需要映射到文件.fd和offset主要在文件映射时起作用.如果是文件映射,新创建的内存区域使用fd指向文件的内容来初始化,offset必须是sysconf(_SC_PAGE_SIZE)的整数倍.
int munmap(void *addr, size_t length);munmap用于解除进程内部分地址空间的映射.其实就是从task_struct->active_mm->mmap里删除一个struct vm_area_struct.解除之后,这部分内存区域可以用于其他用途,比如被malloc申请用于用户进程内存分配.
注意,关闭文件描述符并不会解除映射.
这里有使用例子.
mmap()主要是调用了do_mmap2().
do_mmap2先做一点粗略的检查:如果用户不是创建匿名区,就需要关联到文件,所以会尝试在文件表里拿到文件对象.接下来调用do_mmap_pgoff,其他所有操作都在这个函数里.
我不是太想记录do_mmap_pgoff这个函数,因为内部涉及到很多vma相关的操作,比如合并,分解,查找,删除等.这里只记录do_mmap_pgoff的大概操作,细节可以看我在源码里的注释.
do_mmap_pgoff先做些检查,如:进程是不是有太多的mmap,可用区域是不是溢出到了内核空间.
随后从进程地址空间里搜索出一个可用的区域[addr,addr_offset),并开始根据用户传入的标志和是不是匿名文件映射来设置vma_flags.
接着就是检查这个内存区域是不是和其它有重叠,如果有,直接报错.
在然后又是一些检查,这里开始检查新的内存区域会不会导致进程使用过多的内存.
检查完毕后,从slba机制里申请一个vma_area_struct,并初始化.如果要映射到文件,就调用文件对象的mmap方法去处理.
最后,对两种情况分别进行处理:
- 是不是vm_locked,如果是,要立即分配物理页,否则推迟到页中断.
- 是不是map_populate,如果是,要采取预读措施,尽量减少阻塞延迟.
static inline unsigned long
do_mmap2(unsigned long addr, unsigned long len, unsigned long prot,
unsigned long flags, unsigned long fd, unsigned long pgoff);
unsigned long do_mmap_pgoff(struct file * file, unsigned long addr,
unsigned long len, unsigned long prot,
unsigned long flags, unsigned long pgoff);