OK6410A 开发板 (八) 102 linux-5.11 OK6410A glibc提供的mmap的四种用途之一

OK6410A 开发板 (八) 102 linux-5.11 OK6410A glibc提供的mmap的四种用途之一

共享匿名映射两种方式

当使用参数 fd = -1 且 flags = MAP_ANONYMOUS | MAP_SHARED 时,创建的mmap 映射是共享匿名映射.

共享匿名映射让相关进程共享一块内存区域,通常用于父子进程之间的通信.

创建共享匿名映射有如下两种方式,这两种方法最终都调用shmem 模块来创建共享匿名映射

1. fd = -1,且 使用这个文件句柄来创建mmap(lags = MAP_ANONYMOUS | MAP_SHARED) . 

在这种情况下,do_mmap_pgoff()->mmap_region() 函数

最终会调用shmem_zero_setup 来打开一个 "/dev/zero"

2. fd = 打开 "/dev/zero"返回的 fd ,且 使用这个文件句柄来创建mmap(flags = MAP_ANONYMOUS | MAP_SHARED)

注意 : 以下三个实例 都调用了 shmem_zero_setup

实例1 : 走了 mmap_region-> mm/mmap.c(1844)shmem_zero_setup

实例2 : 走了 mmap_region-> mm/mmap.c(1844)shmem_zero_setup 

// 实例2 虽然打开了文件,但是还是走的共享匿名映射

// 共享匿名映射实例 mmap_dev-zero-fd.c 中 匿名和 fd(大于等于0)同时置，是有问题的

实例3 : 走了 mmap_region-> mm/mmap.c(1807)call_mmap(即mmap_zero)->shmem_zero_setup // 走了 共享文件映射

mmap 做共享文件映射的时候可以用 磁盘文件，也可以用 内存文件。 

mmap 做共享匿名映射的时候 ，本质上用的是 /dev/zero（其文件是内存文件/dev/zero） 

至于说这些/dev/下的内存文件 底下藏着什么东西，要看驱动（因为/dev下都是驱动）的实现

tmpfs或其他(udev或devtmpfs) 一般挂载到 /dev下 . shmemfs 一般挂载到 /dev/shm 下

在 /dev 下的 文件 一般都有自己(独有)的 file_operations 

在 /dev/shm 下的 所有文件共享同一个 file_operations 

[5] = { "zero", 0666, &zero_fops, 0 },

/dev/zero 下的 是

static const struct file_operations zero_fops

.mmap       = mmap_zero,

.get_unmapped_area = get_unmapped_area_zero,

[DEVMEM_MINOR] = { "mem", 0, &mem_fops, FMODE_UNSIGNED_OFFSET },

/dev/mem 下的是

static const struct file_operations __maybe_unused mem_fops

.mmap       = mmap_mem,

.get_unmapped_area = get_unmapped_area_mem,

/dev/shm/xxx

tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,nosuid,nodev)

shmem_init

register_filesystem(&shmem_fs_type);

.name       = "tmpfs",

为什么在 /dev/shm 下 创建,是因为

/dev/shm 下 为 shmemfs(tmpfs) 挂载到的目录

也就是说 在 shmemfs 下创建文件.

而对 该文件的 的mmap 是 的底层是  分为两种

//1.

static const struct file_operations shmem_file_operations = {

.mmap       = shmem_mmap,

.get_unmapped_area = shmem_get_unmapped_area,

//2.

#define shmem_file_operations           ramfs_file_operations

const struct file_operations ramfs_file_operations = {

.mmap       = generic_file_mmap,

.get_unmapped_area  = ramfs_mmu_get_unmapped_area,

posix 和 systemv 的 共享内存 都是 基于 shmem 文件系统的 file_operations 的 mmap 做的

共享匿名映射实例 mmap_negtivefd.c

// gcc     mmap_negtivefd.c   -o mmap_negtivefd -lpthread

// mmap_negtivefd.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

struct file_content

{

  sem_t st;

  void *pv;

}file_content;

#define NINT 16

int main (int argc, char *argv[])

{

  int fd;

  fd = -1;

  struct file_content *pfc;

  pfc =mmap (NULL, sizeof (file_content) + sizeof (int) * NINT,

      PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANON, fd, 0);

  if (pfc == MAP_FAILED)

  {

    printf ("map failed!n");

    exit(3);

  }

  //信号量初始化为1，用于互斥

  sem_init (&(pfc->st), 1, 1);

  //pv指向结构体下一个字节的地址

  pfc->pv = (void *) ((char *) pfc + sizeof (struct file_content));

  printf ("结构体地址：tt%xn结构体下一位置地址：tt%xn", (int)pfc, (int)pfc->pv);

  // 不加上这句的话，可能输出会卡在那里！

  setbuf(stdout,NULL);

  //子进程

  if (fork () == 0)

  {

    static int count_child = 0;

    int i;

    while (1)

    {

      sem_wait (&(pfc->st));

      printf ("Child processn");

      int *p = pfc->pv;

      for (i = 0; i < NINT; i++)

      {

        p[i] = 2 * i;

      }

      for (i = 0; i < NINT; i++)

      {

        printf ("%d ", p[i]);

      }

      printf ("n");

      sem_post (&(pfc->st));

      sleep(2);

      count_child ++;

      if (count_child == 2)

        break;

    }

  }

  // 父进程

  else

  {

    static int count_father = 0;

    int i;

    while (1)

    {

      sem_wait (&(pfc->st));

      printf ("Father processn");

      int *p = pfc->pv;

      /*

         for (i = 0; i < NINT; i++)

         {

         p[i] = 3 * i;

         }

         */

      for (i = 0; i < NINT; i++)

      {

        printf ("%d ", p[i]);

      }

      printf ("n");

      sem_post (&(pfc->st));

      sleep(2);

      count_father ++;

      if (count_father == 2)

        break;

    }

  }

  if (munmap (pfc, sizeof (file_content) + sizeof (int) * NINT) == -1)

  {

    printf ("ummap!n");

    exit (2);

  }

  return 0;

}

共享匿名映射实例 mmap_dev-zero-fd.c

// gcc     mmap_dev-zero-fd.c   -o mmap_dev-zero-fd -lpthread

// mmap_dev-zero-fd.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

struct file_content

{

  sem_t st;

  void *pv;

}file_content;

#define NINT 16

int main (int argc, char *argv[])

{

  int fd;

  #define FILE_PATH "/dev/zero"

  fd = open(FILE_PATH,O_RDWR);

  if(fd < 0)

  {

    printf("open zero fail n");

    exit(2);

  }

  struct file_content *pfc;

  pfc =mmap (NULL, sizeof (file_content) + sizeof (int) * NINT,

      PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANON, fd, 0);

  close(fd);

  if (pfc == MAP_FAILED)

  {

    printf ("map failed!n");

    exit(3);

  }

  //信号量初始化为1，用于互斥

  sem_init (&(pfc->st), 1, 1);

  //pv指向结构体下一个字节的地址

  pfc->pv = (void *) ((char *) pfc + sizeof (struct file_content));

  printf ("结构体地址：tt%xn结构体下一位置地址：tt%xn", (int)pfc, (int)pfc->pv);

  // 不加上这句的话，可能输出会卡在那里！

  setbuf(stdout,NULL);

  //子进程

  if (fork () == 0)

  {

    static int count_child = 0;

    int i;

    while (1)

    {

      sem_wait (&(pfc->st));

      printf ("Child processn");

      int *p = pfc->pv;

      for (i = 0; i < NINT; i++)

      {

        p[i] = 2 * i;

      }

      for (i = 0; i < NINT; i++)

      {

        printf ("%d ", p[i]);

      }

      printf ("n");

      sem_post (&(pfc->st));

      sleep(2);

      count_child ++;

      if (count_child == 2)

        break;

    }

  }

  // 父进程

  else

  {

    static int count_father = 0;

    int i;

    while (1)

    {

      sem_wait (&(pfc->st));

      printf ("Father processn");

      int *p = pfc->pv;

      /*

         for (i = 0; i < NINT; i++)

         {

         p[i] = 3 * i;

         }

         */

      for (i = 0; i < NINT; i++)

      {

        printf ("%d ", p[i]);

      }

      printf ("n");

      sem_post (&(pfc->st));

      sleep(2);

      count_father ++;

      if (count_father == 2)

        break;

    }

  }

  if (munmap (pfc, sizeof (file_content) + sizeof (int) * NINT) == -1)

  {

    printf ("ummap!n");

    exit (2);

  }

  return 0;

}

其他

共享文件映射实例 mmap_dev-zero-fd2.c

这个 在文本上 比 "共享匿名映射实例 mmap_dev-zero-fd.c" 少了一个  "|MAP_ANON" , 其他都一样

这个 在效果上 和 "共享匿名映射实例 mmap_dev-zero-fd.c" 完全一样

这个 和 "共享匿名映射实例 mmap_dev-zero-fd.c" 在本质上有什么不同 ??? TODO

这个 和 "共享匿名映射实例 mmap_dev-zero-fd.c" 都调用了 shmem_zero_setup

// gcc     mmap_dev-zero-fd2.c   -o mmap_dev-zero-fd2 -lpthread

// mmap_dev-zero-fd.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

struct file_content

{

  sem_t st;

  void *pv;

}file_content;

#define NINT 16

int main (int argc, char *argv[])

{

  int fd;

  #define FILE_PATH "/dev/zero"

  fd = open(FILE_PATH,O_RDWR);

  if(fd < 0)

  {

    printf("open zero fail n");

    exit(2);

  }

  struct file_content *pfc;

  pfc =mmap (NULL, sizeof (file_content) + sizeof (int) * NINT,

      PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

  close(fd);

  if (pfc == MAP_FAILED)

  {

    printf ("map failed!n");

    exit(3);

  }

  //信号量初始化为1，用于互斥

  sem_init (&(pfc->st), 1, 1);

  //pv指向结构体下一个字节的地址

  pfc->pv = (void *) ((char *) pfc + sizeof (struct file_content));

  printf ("结构体地址：tt%xn结构体下一位置地址：tt%xn", (int)pfc, (int)pfc->pv);

  // 不加上这句的话，可能输出会卡在那里！

  setbuf(stdout,NULL);