Книга: Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

13.2.2. Установка отображения в памяти

13.2.2. Установка отображения в памяти

Новые карты памяти создаются с помощью системного вызова mmap().

#include <sys/mman.h>
caddr_tmmap(caddr_t address, size_t length , int protection, int flags,
 int fd, off_t offset);

Параметр address указывает, где именно в памяти необходимо отображать данные. Обычно address — это NULL, который означает, что для процесса не имеет значения местонахождение новой карты, и позволяет ядру выбрать любой адрес. Если адрес указан, он должен быть выровнен по страницам и в данный момент не использоваться. Если запрашиваемая карта будет конфликтовать с другой картой или не будет выровнена по страницам, mmap() может дать сбой.

Второй параметр, length, сообщает ядру, какую часть файлов следует отображать в памяти. Можно успешно отобразить больше памяти, чем количество данных в наличии у файла, но попытка доступа к нему может привести к SIGSEGV[86].

Процесс проверяет, какие типы доступа разрешены новой области памяти. Это должно быть одно или несколько значений из табл. 13.2, объединенных с помощью битового "ИЛИ", либо PROT_NONE, если доступ к отображаемой области запрещен. Файл может отображаться только для типов доступа, которые также были запрошены при изначальном открытии файла. Например, файл, открытый как O_RDONLY, не может быть отображен для записи с помощью PROT_WRITE.

Таблица 13.2. Флаги защиты mmap()

Принудительное применение определенной защиты ограничено аппаратной платформой, на которой работает программа. Во многих архитектурах не разрешено выполнение кода в области памяти, если из нее запрещено чтение. При таком оборудовании отображение области с помощью PROT_EXEC эквивалентно ее отображению с помощью PROT_EXEC | PROT_READ.

По этой причине на флаги защиты памяти, передаваемые в mmap(), следует полагаться лишь как на обеспечивающие минимальную защиту.

В flags определяются другие атрибуты отображаемой области. В табл. 13.3 описаны все флаги. Многие флаги, поддерживаемые Linux, нестандартны, но могут быть полезны при особых условиях. В табл. 13.3 приведены различия между стандартными флагами mmap() и дополнительными флагами Linux. Во всех вызовах mmap() должен быть специфицирован MAP_PRIVATE или MAP_SHARED; остальные флаги устанавливать необязательно.

Таблица 13.3. Флаги mmap()

За флагами следует файловый дескриптор, fd, для файла, который предстоит отобразить в памяти. Если применялся флаг MAP_ANONYMOUS, его значение игнорируется. Последний параметр определяет, где именно в файле должно начаться отображение. Он должен быть целым числом, кратным размеру страницы. Большинство приложений начинают отображение с начала файла, указывая в качестве offset ноль.

Системный вызов mmap() возвращает адрес, который должен храниться в указателе. Если произошла ошибка, он возвращает адрес, эквивалентный -1. Для проверки этого необходимо привести тип константы -1 к caddr_t, а не к int. Это гарантирует, что результат будет верным независимо от размеров указателей и целых чисел.

Ниже приведена программа, действующая подобно команде cat и ожидающая отдельного имени в качестве аргумента командной строки. Она открывает этот файл, отображает его в памяти и записывает целый файл на стандартное устройство вывода одним вызовом write(). Полезно сравнить этот пример с простой реализацией cat из главы 11. Код примера также иллюстрирует, что карты памяти остаются на месте после закрытия отображаемого файла.

 1: /* map-cat.с */
 2:
 3: #include <errno.h>
 4: #include <fcntl.h>
 5: #include <sys/mman.h>
 6: #include <sys/stat.h>
 7: #include <sys/types.h>
 8: #include <stdio.h>
 9: #include <unistd.h>
10:
11: int main(int argc, const char ** argv) {
12:  int fd;
13:  struct stat sb;
14:  void * region;
15:
16:  if ( fd = open(argv[1], O_RDONLY)) < 0) {
17:   perror("open");
18:   return 1;
19:  }
20:
21:  /* Вызвать fstat для файла, чтобы узнать, сколько необходимо памяти для его отображения */
22:  if (fstat(fd, &sb)) {
23:   perror("fstat");
24:   return 1;
25:  }
26:
27:  /* можно было бы также отобразить как MAP_PRIVATE, поскольку
28:     запись в эту память не планируется */
29:  region = mmap(NULL, sb.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
30:  if (region == ((caddr_t) -1)) {
31:   perror("mmap");
32:   return 1;
33:  }
34:
35:  close(fd);
36:
37:  if (write(1, region, sb.st_size) != sb.st_size) {
38:   perror("write");
39:   return 1;
40:  }
41:
42:  return 0;
43: }

Оглавление книги