Программирование для Linux. Профессиональный подход

Самьюэл Алекс

 sprintf((char*)file_memory,

"%d\n", random_range(-100, 100));

 /* Освобождение памяти (не обязательно, так как программа

завершается). */

 munmap(file_memory, FILE_LENGTH);

 return 0;

}

Программа

mmap-write

пытается открыть файл и, если он не существует, создает его. Третий аргумент функции

open

указывает на то, что файл доступен для чтения/записи. Поскольку длина файла неизвестна, с помощью

функции

lseek

мы убеждаемся в том, что файл имеет достаточную длину для записи беззнакового целого числа, а затем возвращаемся в начало файла.

Программа закрепляет файл за областью памяти и закрывает его дескриптор, так как в нем больше нет необходимости. После этого программа записывает случайное число в отображаемую память, т.е. в файл, и освобождает память. В принципе, вызывать функцию

munmap

нет необходимости, так как ОС Linux автоматически освободит память при завершении программы.

Листинг 5.6. (mmap-read.c) Чтение случайного числа из файла, отображаемого в памяти

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>

#include <sys/mman.h>

#include <sys/stat.h>

#include <unistd.h>

#define FILE_LENGTH 0x100

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

 int fd;

 void* file_memory;

 int integer;

 /* Открытие файла. */

 fd = open(argv[1], O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);

 /* Создание отображаемой области. */

 file_memory =

mmap(0, FILE_LENGTH, PROT_READ | PROT_WRITE,

MAP_SHARED, fd, 0);

 close(fd);

 /* Чтение целого числа и вывод его на экран. */

 sscanf(file_memory, "%d", &integer);

 printf("value: %d\n", integer);

 /* Удваиваем число и записываем его обратно в файл. */

 sprintf((char*)file_memory, "%d\n", 2 * integer);

 /* Освобождение памяти (не обязательно, так как программа

завершается). */

 munmap(file_memory, FILE_LENGTH);

 return 0;

}

Программа

mmap-read

читает число из файла, а затем удваивает его и записывает обратно в файл. Сначала файл открывается для чтения/записи. Поскольку предполагается, что файл содержит число, проверка с помощью функции

lseek

, как в предыдущей программе, не требуется. Чтение содержимого памяти и его анализ выполняет функция

lseek

. Функция

sprintf

форматирует число и записывает его в память.

Ниже показан пример запуска обеих программ. Им на вход передается файл

/tmp/integer-file

.

% ./mmap-write /tmp/integer-file

% cat /tmp/integer-file

42

% ./mmap-read /tmp/integer-file

value: 42

% cat /tmp/integer-file

84

Обратите

внимание: значение 42 оказалось записано в файл на диске, хотя функция

write

не вызывалась. Последующее чтение файла осуществлялось без функции

read

. Целое число записывалось в файл и извлекалось из него в текстовом виде (с помощью функций

sprintf

и

sscanf

). Это сделано исключительно в демонстрационных целях. В действительности отображаемый файл может содержать не только текст, но и двоичные данные.

5.3.3. Совместный доступ к файлу

Процессы могут взаимодействовать друг с другом через области отображаемой памяти, связанные с одним и тем же файлом. Если в функции

mmap

указать флаг

MAP_SHARED

, все данные, заносимые в отображаемую память, будут немедленно записываться в файл, т.е. становиться видимыми другим процессам. При отсутствии этого флага ОС Linux может осуществлять предварительную буферизацию записываемых данных.

С другой стороны, с помощью функции

msync

можно заставить операционную систему перенести содержимое буфера в дисковый файл. Первые два параметра этой функции такие же, как и в функции

munmap

. Третий параметр может содержать следующие флаги.

■ 

MS_ASYNC

. Операция обновления ставится в очередь планировщика и будет выполнена, но не обязательно до того, как функция завершится.

■ 

MS_SYNC

. Операция обновления выполняется немедленно. До ее завершения функция блокируется. Флаги

MS_ASYNC

и

MS_SYNC

нельзя указывать одновременно.

■ 

MS_INVALIDATE

. Все остальные отображаемые области помечаются как недействительные и подлежащие обновлению.

Следующая функция обновляет файл, область отображения которого начинается с адреса

mem_addr

и имеет длину

mem_length

:

msync(mem_addr, mem_length, MS_SYNC | MS_INVALIDATE);

Как и в случае совместного использования сегментов памяти, при работе с отображаемыми областями необходимо придерживаться определенного порядка во избежание конкуренции. Например, можно создать семафор, который позволит только одному процессу обращаться к отображаемой памяти в конкретный момент времени. Можно также воспользоваться функцией

fcntl

и поставить на файл блокировку чтения или записи (об этом рассказывается в разделе 8.3, "Функция fcntl: блокировки и другие операции над файлами").

5.3.4. Частные отображаемые области

Если в функции

mmap

указан флаг

MAP_PRIVATE

, отображаемая область создается в режиме "копирование при записи". Любые операции записи в эту область имеют эффект только в адресном пространстве текущего процесса. Другие процессы, связанные с тем же самым отображаемым файлом, не узнают об изменениях. Изменения заносятся не на страницу, доступную всем процессам, а в частную копию этой страницы. Все последующие операции чтения и записи в данном процессе будут выполняться по отношению к этой копии.