檔案映射mmap

磁盤與記憶體的映射就是檔案映射，說這個問題之前我們先說下swap，因為

這個問題讓我很容易想起swap，linux swap 是交換分區的意思，在記憶體不

夠的情況下，作業系統先把記憶體與磁盤的swap區進行一個“映射”，然後把

這些記憶體解放出來放入記憶體中，為之後的程序的騰出一塊記憶體空間，等到自

己的程序再次被喚醒時候，再把磁盤裡面的記憶體換進來。這裡有檔案和記憶體之間

的映射奧，可是mmap與swap設計思想上是完全不同的，一個針對的實體記憶體

一個針對的是虛拟記憶體。

在說mmap之前我們先說一下普通的讀寫檔案的原理，程序調用read或是write

後會陷入核心，因為這兩個函數都是系統調用，進入系統調用後，核心開始讀寫

檔案，假設核心在讀取檔案，核心首先把檔案讀入自己的核心空間，讀完之後

程序在核心回歸使用者态，核心把讀入核心記憶體的資料再copy進入程序的使用者态内

存空間。實際上我們同一份檔案内容相當于讀了兩次，先讀入核心空間，再從核心

空間讀入使用者空間。

mmap是系統調用，mmap的作用是将程序的虛拟位址空間和檔案在磁盤的位置做一一

映射，做映射之後，讀寫檔案雖然同樣是調用read和write但是觸發的機制已經不一

樣了（mmap是file_operations中的成員這麼一說是不是了然了），實際上我們這麼

說是不太合理的因為一一映射并不是mmap一開始就全部完成映射的。

mmap隻會傳回來一個指針，指向程序邏輯位址空間的一個位置。這個時候的過程是這

樣的，首先read會改寫為讀記憶體操作，讀記憶體的時候，系統發現該位址對應的實體記憶體

是空的，觸發缺頁機制，缺頁機制先在swap尋找對應的頁面，發現沒有然後再去通過mmap

建立的映射關系，從硬碟上将檔案讀入實體記憶體。也就是說mmap把檔案直接映射到了使用者

空間，沒有經曆核心空間。

mmap可以映射檔案進入使用者的虛拟記憶體，實際上，他也可以把裝置的記憶體映射入使用者的

虛拟記憶體，因為我們一般都需要核心去讀寫裝置，如果把裝置的實體記憶體直接映射入空間

就跟上述一樣，省去一次的核心copy。

作者：柒月