虚拟存储器中的存储器映射大小控制

Question

我在下面的链接中看到了关于内存映射的内容

https://en.wikipedia.org/wiki/Memory-mapped_file

http://en.wikipedia.org/wiki/Memory-mapped_I/O

它用于映射文件和设备。它说与直接从磁盘/闪存读取相比，文件映射具有更快优点。但是，为什么将数据从磁盘/闪存复制到虚拟内存需要同样多的时间呢？

但是找不到使用内存映射I/O的优点。与直接读取相比有什么好处？

由于内存映射在虚拟内存中具有特定的区域，因此它在堆内存之上，而在堆栈空间之下。因为我们可以控制进程的堆和堆栈空间。如何控制(即增加/减少)虚拟内存中的内存映射区域？

Answer 1

首先要知道堆和栈本身是由内存映射组成的。每个userland进程都有一个内存映射表，这就是它与内核内存管理器交互的方式。内存映射具有不同的配置和功能。有关设置的列表，请参阅mmap(2)手册页。

使用文件支持的mmap，内核以高度优化的方式管理以页大小(4096字节)为单位的文件缓存。

如果你打算按顺序读取一个文件，那么内存映射没有任何优势。

如果您打算以随机访问的方式读取文件，那么内存映射文件的性能可能会更高(通常是这样)，因为内核会自动为您应用缓存策略，并且在大多数平台上都支持CPU。

粗略地说，文件被分成4096个字节的块(页)。当从内存中读取一个字节(使用存储在内存映射中的变量)时，CPU将计算它在哪个块(页)中，然后查询其页表以查看该页是否在物理内存中。如果不是，则会发生页面错误，并将页面从文件加载到物理内存中(全部为4096字节)。然后，该访问被转换为物理存储器访问。

通过以这种方式按需加载文件，对于许多访问模式来说，速度会快得多。

将文件作为内存区域(使用指针算法)访问，然后通过文件接口(查找)访问也要方便得多。

Answer 2

但为什么将数据从磁盘/闪存复制到虚拟内存需要同样多的时间？

使用read()系统调用的传统文件io具有两个数据副本。+从磁盘到缓冲区高速缓存的一个副本+从缓冲区高速缓存到用户缓冲区的一个副本，由read()调用提供。

使用mmap()，我们可以直接将数据复制到用户缓冲区&&页面缓存中，这是mmap()版本的缓冲区缓存。

但是，mmap()和read()/write()模型各有优缺点，而且大多数现代OSes都将页面缓存和缓冲区缓存统一到一个统一的缓存中。所以，不确定我们在这两者之间有多大的性能优势...

=> ()调用系统调用。因此，除了上面的功能之外，我们还缓冲了read ()，即fread()，我们在libc中的一个流中缓存一些文件数据。这降低了系统调用更多数据的成本，但对于新数据，我们需要syscall。对于mmap区域，访问新数据的成本是系统调用转换故障的成本。IO成本当然保持与您所暗示的相同。