mmap系统调用中MAP_ANONYMOUS标志的用途是什么？

Question

从man页面,

MAP_ANONYMOUS
              The mapping is not backed by any file; its contents are initialized to zero.  The fd and offset arguments are ignored; however, some implementations  require
              fd  to  be  -1  if  MAP_ANONYMOUS  (or  MAP_ANON)  is  specified, and portable applications should ensure this.  The use of MAP_ANONYMOUS in conjunction with
              MAP_SHARED is only supported on Linux since kernel 2.4.

使用目的是MAP_ANONYMOUS什么？任何一个例子都会很好.还要从哪里映射内存？

在man页面上写的The use of MAP_ANONYMOUS in conjunction with MAP_SHARED is only supported on Linux since kernel 2.4. 如何与其他进程共享与MAP_ANONYMOUS映射的内存？

Answer 1

匿名映射可以被描绘为归零虚拟文件.匿名映射只是大型,零填充的内存块,可供使用.这些映射位于堆外部,因此不会导致数据段碎片.

MAP_ANONYMOUS + MAP_PRIVATE:

• 每次调用都会创建一个独特的映
• 孩子继承父母的映射
• 儿童对继承映射的写作以写时复制的方式进行
• 使用这种映射的主要目的是分配一个新的零化内存
• malloc使用匿名私有映射来提供大于MMAP_THRESHOLD字节的内存分配请求.
  通常,MMAP_THRESHOLD为128kB.

MAP_ANONYMOUS + MAP_SHARED:

• 每次调用都会创建一个不与任何其他映射共享页面的独特映射
• 孩子继承父母的映射
• 当共享映射的其他人在共享映射上写入时,不会写入时写入
• 共享匿名映射允许IPC以类似于System V内存段的方式,但仅在相关进程之间

在Linux上,有两种方法可以创建匿名映射:

• 指定MAP_ANONYMOUS标志并为fd传递-1

      addr = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0); 
      if (addr == MAP_FAILED)
          exit(EXIT_FAILURE);  
  

• 打开/ dev/zero并传递这个打开的fd

      fd = open("/dev/zero", O_RDWR);   
      addr = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
  

  (此方法通常用于BSD之类的系统,没有MAP_ANONYMOUS标志)

匿名映射的优点:
- 没有虚拟地址空间碎片; 在取消
映射之后,内存会立即返回到系统- 它们可以在分配大小,权限方面进行修改,并且它们也可以像普通映射一样接收建议
- 每个分配都是一个独特的映射,与全局堆分开

匿名映射的缺点:
- 每个映射的大小是系统页面大小的整数倍,因此可能导致地址空间的浪费
- 创建和返回映射会产生比预分配堆更多的开销

如果一个包含这种映射的程序,分叉一个进程,则子进程继承映射.以下程序演示了这种继承:

#ifdef USE_MAP_ANON
#define _BSD_SOURCE
#endif  
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    /*Pointer to shared memory region*/    
    int *addr;   

#ifdef USE_MAP_ANON      /*Use MAP_ANONYMOUS*/           
     addr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);     
     if (addr == MAP_FAILED) {     
         fprintf(stderr, "mmap() failed\n");     
         exit(EXIT_FAILURE);
     }      

#else        /*Map /dev/zero*/     
    int fd;    
    fd = open("/dev/zero", O_RDWR);      
    if (fd == -1) {    
        fprintf(stderr, "open() failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }    

    addr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);    
    if (addr == MAP_FAILED) {    
        fprintf(stderr, "mmap() failed\n");    
        exit(EXIT_FAILURE);    
    }     

    if (close(fd) == -1) {          /*No longer needed*/    
        fprintf(stderr, "close() failed\n");    
        exit(EXIT_FAILURE);    
    }
#endif    
    *addr = 1;      /*Initialize integer in mapped region*/    

    switch(fork()) {        /*Parent and child share mapping*/     
    case -1:    
        fprintf(stderr, "fork() failed\n");
        exit(EXIT_FAILURE);    

    case 0:         /*Child: increment shared integer and exit*/     
        printf("Child started, value = %d\n", *addr);    
        (*addr)++;    

        if (munmap(addr, sizeof(int)) == -1) {    
            fprintf(stderr, "munmap()() failed\n");    
            exit(EXIT_FAILURE);    
        }     
        exit(EXIT_SUCCESS);     

    default:        /*Parent: wait for child to terminate*/      
        if (wait(NULL) == -1) {    
            fprintf(stderr, "wait() failed\n");    
            exit(EXIT_FAILURE);      
        }     

        printf("In parent, value = %d\n", *addr);         
        if (munmap(addr, sizeof(int)) == -1) {       
            fprintf(stderr, "munmap()() failed\n");      
            exit(EXIT_FAILURE);       
        }        
        exit(EXIT_SUCCESS);
}

来源:
Linux编程接口
第49章:内存映射,
作者:Michael Kerrisk

Linux系统编程(第3版)
第8章:内存管理,
作者:Robert Love