简析Linux mmap知识点
一、I/O 的三种方式
- 标准 I/O：平时用到 read/write 操作都属于标准 I/O，也就是缓存 I/O（Buffered I/O）。
- mmap：由于与Page Cache做过内存映射，只需要从磁盘拷贝一次，不需要再拷贝回用户空间。
- 直接 I/O：减少了一次数据拷贝和一些系统调用的耗时，很大程度降低了 CPU 的使用率以及内存的占用，在 open() 文件的时候需要指定 O_DIRECT 参数。
二、什么是虚拟地址空间
在Linux上为了做进程隔离，让每个进程都运行在自己的单独的虚拟地址空间，同时由于物理内存容量有限，所以每个进程使用虚拟内存地址来隔离，但又共享物理内存。
在32位的Linux内核中，每个进程都有4G的虚拟地址空间，其中3G用户空间，1G内核空间。每个进程都拥有独自的用户空间，共享内核空间，我们平时在代码里获取的地址就是虚拟地址。
三、什么是内存映射
虚拟内存分割为大小固定的块，称作虚拟页(Virtual Page，VP)，一般情况下，每个虚拟页的大小默认是4KB。物理内存也被分割为大小固定的块，称作物理页(Physical Page，PP)，其大小默认也是4KB。
每个进程都有独立的虚拟地址空间，它们都有独立的页表数据，通过页表和MMU将虚拟地址映射到物理地址，然后把映射的文件内容读入到物理内存中，这样就把内存与文件的映射关系建立起来，对映射的内存区进行读写操作实际上就是对文件的读写操作，该过程默认是非同步的。
四、mmap映射
- 私有文件映射
多个进程使用同样的物理内存页进行初始化，但是各个进程对内存文件的修改不会共享，也不会反应到物理文件中。
- 私有匿名映射
创建一个新的、各个进程不共享的映射，这种使用主要用于分配内存(malloc分配大内存会调用mmap)。
例如开辟新进程时，会为每个进程分配虚拟的地址空间，这些虚拟地址映射的物理内存空间各个进程间读的时候共享，写的时候会copy-on-write。
- 共享文件映射
多个进程通过虚拟内存技术共享相同的物理内存空间，对内存文件的修改会反应到实际物理文件中，这是进程间通信(IPC)的一种机制。
- 共享匿名映射
这种机制在进行fork的时候不会采用写时复制，父子进程完全共享同样的物理内存页，这也就实现了父子进程通信(IPC)。
参考：
https://time.geekbang.org/column/article/75760