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共享内存的原理:文件映射

时间:2015-07-23 23:23:22      阅读:257      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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mmap()是将指定的文件利用虚拟内存技术映射到内存中去,在内存中建立页表项,但mmap()调用建立的页表项后面地址为空,只有使用到某个地址空间时才给此页面分配空间,要涉及到页面置换,因而需要有一定的物理内存做支撑,内存太小的话刚置入内存中的页面又要被交换到磁盘上,mmap的性能将大打折扣。

mmap的优点主要在为用户程序随机的访问,操作,文件提供了一个方便的操作方法;其次就是为不同进程共享大批量数据提供高效的手段;另外就是对特大文件(无法一次性读入内存)的处理提供了一种有效的方法。

文件映射的优点:

先说结论:使用内存映射文件来处理大文件可以提高效率。 

为什么呢?

我们先来看看如果不使用内存映射文件的处理流程是怎样的,首先我们得先读出磁盘文件的内容到内存中,然后修改,最后回写到磁盘上。第一步读磁盘文件是要经过一次系统调用的,它首先将文件内容从磁盘拷贝到内核空间的一个缓冲区,然后再将这些数据拷贝到用户空间,实际上是两次数据拷贝。第三步回写也一样也要经过两次数据拷贝。

所以我们基本上会有四次数据的拷贝了,因为大文件数据量很大,几十GB甚至更大,所以拷贝的开销是非常大的。

 

而内存映射文件是操作系统的提供的一种机制,可以减少这种不必要的数据拷贝,从而提高效率。它由mmap()将文件直接映射到用户空间,mmap()并没有进行数据拷贝,真正的数据拷贝是在缺页中断处理时进行的,由于mmap()将文件直接映射到用户空间,所以中断处理函数根据这个映射关系,直接将文件从硬盘拷贝到用户空间,所以只进行了一次数据拷贝 ,比read进行两次数据拷贝要好上一倍,因此,内存映射的效率要比read/write效率高。

 

一般来说,read write操作可以满足大多数文件操作的要求,但是对于某些特殊应用领域所需要的几十GB甚至更大的存储,这种通常的文件处理方法进行处理显然是行不通的。

mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上,如果文件的大小不是所有页的大小之和,最后一个页不被使用的空间将会清零。munmap执行相反的操作,删除特定地址区域的对象映射。

当使用mmap映射文件到进程后,就可以直接操作这段虚拟地址进行文件的读写等操作,不必再调用read,write等系统调用.但需注意,直接对该段内存写时不会写入超过当前文件大小的内容.

采用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高,因为进程可以直接读写内存,而不需要任何数据的拷贝。对于像管道和消息队列等通信方式,则需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝,而共享内存则只拷贝两次数据:一次从输入文件到共享内存区,另一次从共享内存区到输出文件。实际上,进程之间在共享内存时,并不总是读写少量数据后就解除映射,有新的通信时,再重新建立共享内存区域。而是保持共享区域,直到通信完毕为止,这样,数据内容一直保存在共享内存中,并没有写回文件。共享内存中的内容往往是在解除映射时才写回文件的。因此,采用共享内存的通信方式效率是非常高的。  

共享内存的原理:文件映射

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原文地址:http://www.cnblogs.com/kkshaq/p/4672025.html

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