宋宝华： Linux mmap的多种情况和背后的差异

前面有童鞋在微信群里面问mmap，然后敲了很多字，不想浪费，把这些字搬家到公众号。

本文总结归纳mmap的数种情况，进行一个归类。

我们都知道，Linux一个进程使用的内存分为2种：

1. file-backed pages（有文件背景的页面，比如代码段、比如read/write方法读写的文件、比如mmap读写的文件；他们有对应的硬盘文件，因此如果要交换，可以直接和硬盘对应的文件进行交换），此部分页面进page cache

2. anonymous pages（匿名页，如stack，heap，CoW后的数据段等；他们没有对应的硬盘文件，因此如果要交换，只能交换到虚拟内存-swapfile或者Linux的swap硬盘分区），此部分页面，如果系统内存不充分，可以被swap到swapfile或者硬盘的swap分区

   
   

下面我们看看，mmap的各种情况，与上面的页面类型之间的关系。

1. 不映射任何文件(MAP_ANONYMOUS)，又分为私有和共享映射2种情况：

   1.1 私有映射(MAP_PRIVATE)

   这个是malloc库函数之类底层的实现之一，最后对应匿名页。

   比如应用程序调用：

   int *p= malloc(1024*1024*80);
   对应的系统调用是：

   mmap2(NULL, 83890176, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0)

   1.2 共享映射MAP_SHARED

   用作有亲缘关系进程间的共享内存通信，最后对应匿名页。

   
   

2. 映射磁盘里面的文件，又分为共享映射和私有映射

   2.1 共享映射： 这个时候页面dirty后要回写磁盘，是有文件背景(file-backed)的页面

   2.2 私有映射：这个时候是CoW(写时拷贝)页面，最后变成匿名页

   
   

3. 映射tmpfs文件，一般做进程间共享内存通信用(不需要亲缘关系)，以共享方式映射，看起来是类似2.1有file-backed，但是file本身也是内存，所以本质上面还是匿名页，代码实例：

   
   

   
   

4. 映射framebuffer等，显存，多媒体，这些是为了减少一次用户空间往内核空间的内存拷贝。这个时候mmap对应的文件是/dev/下面的设备文件。代码案例：

int fb;
unsigned char* fb_mem;
fb = open ("/dev/fb0", O_RDWR);
fb_mem = mmap (NULL, 1024*768, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fb,0);
memset (fb_mem, 0, 1024*768 );

我今天才知道，我之所以漂泊就是在向你靠近。

--《廊桥遗梦》