OK6410A 开发板 (八) 97 linux-5.11 OK6410A glibc提供的mmap的四种用途

本文主要是介绍OK6410A 开发板 (八) 97 linux-5.11 OK6410A glibc提供的mmap的四种用途，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

glibc提供的mmap简介

• mmap 声明

用户空间用的mmap函数,是glibc 提供的声明通过 man mmap 查找#include <sys/mman.h>void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);我们可以直接用mmap函数,也可以用封装mmap的函数

• mmap 的四个用途

但总来的来说,mmap 有四个用途共享文件映射一个应用场景就是两个进程共同读写一个文本文件，比如你用vim编辑保存后，再用cat命令查看
私有文件映射最典型的应用就是进程对动态链接库（比如libc.so）的使用
共享匿名映射一个典型应用是作为进程间通信机制的POSIX共享内存
私有匿名映射用来实现glibc中的malloc共享 私有 文件 匿名 是指的 我们最终调用 mmap 时传入的参数共享 私有 是根据 mmap 的 第 4 个参数 定的, int flags共享 : MAP_SHARED私有 : MAP_PRIVATE文件 匿名 是根据 mmap 的 第 5 个参数 定的, int fd文件 : fd(fd>0)匿名 : -1我们分别 以 四种用途 实现 4个 demo

• glibc提供的mmap与linux中的 sys_mmap 有什么关系

在arm中1. glibc提供的mmap 调用了 swi2. 硬件会置pc到异常向量表svc3. svc 异常处理函数中会调用 sys_mmap

1.共享文件映射

一个应用场景就是两个进程共同读写一个文本文件，比如你用vim编辑保存后，再用cat命令查看

• mmap_write

#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <error.h>int main(int argc, char **argv)
{int fd;struct stat sb;char *mapped;char a = 'a';/* 打开文件 */if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0) {perror("open");}/* 获取文件的属性 */if ((fstat(fd, &sb)) == -1) {perror("fstat");}/* 将文件映射至进程的地址空间 */if ((mapped = (char *)mmap(NULL, sb.st_size, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED, fd, 0)) == (void*)-1) {perror("mmap");}/* 映射完后, 关闭文件也可以操纵内存 */close(fd);while(1){mapped[0] = a;printf("chang to %c\n",a);a++;sleep(2);}return 0;
}

• mmap_read

#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <error.h>int main(int argc, char **argv)
{int fd, nread;struct stat sb;char *mapped;/* 打开文件 */if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0) {perror("open");}/* 获取文件的属性 */if ((fstat(fd, &sb)) == -1) {perror("fstat");}/* 将文件映射至进程的地址空间 */if ((mapped = (char *)mmap(NULL, sb.st_size, PROT_READ            | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0)) == (void *)-1) {perror("mmap");}/* 文件已在内存, 关闭文件也可以操纵内存 */close(fd);/* 每隔两秒查看存储映射区是否被修改 */while (1) {printf("%s\n", mapped);sleep(2);}return 0;
}

echo 1111111111111 > test.txt
一个终端下 ./mmap_read test.txt
另个终端下 ./mmap_write test.txt

2.私有文件映射_TODO

最典型的应用就是进程对动态链接库（比如libc.so）的使用

// 写一个 hello world 程序, 然后 用strace 去 跟踪, 就会得到如下信息
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0`\t\2\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1868984, ...}) = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fe7b0821000
----------------------------------------------------------
mmap(NULL, 3971488, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7fe7b024e000 
----------------------------------------------------------
mprotect(0x7fe7b040e000, 2097152, PROT_NONE) = 0
----------------------------------------------------------
mmap(0x7fe7b060e000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1c0000) = 0x7fe7b060e000
----------------------------------------------------------
mmap(0x7fe7b0614000, 14752, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fe7b0614000
close(3)                                = 0

3.共享匿名映射

一个典型应用是作为进程间通信机制的POSIX共享内存

• demo

#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>#define BUF_SIZE 100int main(int argc, char** argv)
{char    *p_map;/* 匿名映射,创建一块内存供父子进程通信 */p_map = (char *)mmap(NULL, BUF_SIZE, PROT_READ |      PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);if(fork() == 0) {sleep(1);printf("child got a message: %s\n", p_map);sprintf(p_map, "%s", "hi, dad, this is son");munmap(p_map, BUF_SIZE); //实际上，进程终止时，会自动解除映射。exit(0);}sprintf(p_map, "%s", "hi, this is father");sleep(2);printf("parent got a message: %s\n", p_map);return 0;
}

4.私有匿名映射_TODO

用来实现glibc中的malloc

• 128KB 及 以上的malloc

#include <stdio.h>
int main(void){char * p;p = malloc(256*1024);free(p);return 0;
}

execve("./malloc_big", ["./malloc_big"], 0x7ffc3396b2e0 /* 25 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0x12d5000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=108218, ...}) = 0
mmap(NULL, 108218, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7fbbca09e000
close(3)                                = 0
openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0\260A\2\0\0\0\0\0"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1824496, ...}) = 0
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fbbca09c000
mmap(NULL, 1837056, PROT_READ, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7fbbc9edb000
mprotect(0x7fbbc9efd000, 1658880, PROT_NONE) = 0
mmap(0x7fbbc9efd000, 1343488, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x22000) = 0x7fbbc9efd000
mmap(0x7fbbca045000, 311296, PROT_READ, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x16a000) = 0x7fbbca045000
mmap(0x7fbbca092000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1b6000) = 0x7fbbca092000
mmap(0x7fbbca098000, 14336, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fbbca098000
close(3)                                = 0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7fbbca09d500) = 0
mprotect(0x7fbbca092000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x403000, 4096, PROT_READ)     = 0
mprotect(0x7fbbca0e0000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7fbbca09e000, 108218)          = 0
brk(NULL)                               = 0x12d5000
brk(0x12f6000)                          = 0x12f6000
-------------------------------------------------------------
mmap(NULL, 266240, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fbbc9e9a000
-------------------------------------------------------------
munmap(0x7fbbc9e9a000, 266240)          = 0
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

266240/1024=260
260=256+4
可见,多申请了4KB

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