操作系统：图文详解神秘的”内存映射“ - 好文

<>前言

* 内存映射在 Linux操作系统中非常重要，因为其涉及到高效的跨进程通信 & 文件操作
* 今天，我将详细讲解操作系统中核心概念：内存映射
<>目录

<>1. 定义

关联进程中的1个虚拟内存区域 & 1个磁盘上的对象，使得二者存在映射关系

* 上述的映射过程 = 初始化该虚拟内存区域
* 虚拟内存区域被初始化后，就会在交换空间中换你来还去
* 被映射的对象称为：共享对象（普通文件 / 匿名文件）
<>2. 作用

若存在上述映射关系，则具备以下特征

* 在多个进程的虚拟内存区域已和同1个共享对象建立映射关系的前提下
* 若其中1个进程对该虚拟区域进行写操作
* 那么，对于也把该共享对象映射到其自身虚拟内存区域的进程也是可见的
示意图如下

* 假设进程1、2的虚拟内存区域同时映射到同1个共享对象；
* 当进程1对其虚拟内存区域进行写操作时，也会映射到进程2中的虚拟内存区域

<>3. 实现过程

* 内存映射的实现过程主要是通过Linux系统下的系统调用函数：mmap（）
* 该函数的作用 = 创建虚拟内存区域 + 与共享对象建立映射关系
* 其函数原型、具体使用 & 内部流程如下 /** * 函数原型 */ void *mmap(void *start, size_t length,
int prot, int flags, int fd, off_t offset); /** * 具体使用（用户进程调用mmap（）） *
下述代码即常见了一片大小 = MAP_SIZE的接收缓存区 & 关联到共享对象中（即建立映射） */ mmap(NULL, MAP_SIZE,
PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0); /** * 内部原理 * 步骤1：创建虚拟内存区域 *
步骤2：实现地址映射关系，即：进程的虚拟地址空间 ->> 共享对象 * 注： * a. 此时，该虚拟地址并没有任何数据关联到文件中，仅仅只是建立映射关系 *
b. 当其中1个进程对虚拟内存写入数据时，则真正实现了数据的可见 */
<>4. 特点

* 提高数据的读、写 & 传输的时间性能
* 减少了数据拷贝次数
* 用户空间 & 内核空间的高效交互（通过映射的区域直接交互）
* 用内存读写代替 I/O读写
* 提高内存利用率：通过虚拟内存 & 共享对象
<>5. 应用场景

在Linux系统下，根据内存映射的本质原理 & 特点，其应用场景在于：

* 实现内存共享：如跨进程通信
* 提高数据读 / 写效率：如文件读 / 写操作
<>6. 实例讲解

下面，我将详细讲解内存映射应用在跨进程通信 & 文件操作的实例

<>6.1 文件读 / 写操作

* 传统的Linux系统文件操作流程如下

* 使用了内存映射的文件读 / 写操作

从上面可看出：使用了内存映射的文件读/写操作方式效率更加高、性能最好！

<>6.2 跨进程通信

* 传统的跨进程通信

* 使用了内存映射的跨进程通信

从上面可看出：使用了内存映射的跨进程通信效率最高、性能最好！

<>7. 总结

*
本文全面讲解了 Linux操作系统中的内存映射

*
下面我将继续讲解编程开发的基础知识，有兴趣可以继续关注Carson_Ho的开发笔记 <https://blog.csdn.net/carson_ho>

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