mmap 通过地址映射读写文件

预备知识

理解mmap，首先要理解什么是用户态和内核态，其次要了解虚拟内存。

简单的说，用户态内核态指的就是cpu指令集的权限程度，我们用户程序并没有操作硬件的权限，于是很多操作都需要转为内核态才能被执行。我们的物理内存也是分为用户空间和内核空间的，比如32位处理器的寻址范围为4G，那么低地址的3G就是用户空间，高地址的1G是内核空间。

其次是虚拟内存，虚拟内存是一种感受，我们作为os的使用者，能加载的程序大小其实可以超过物理内存，这是因为内存空间不足时，访问一个不存在于内存的数据，会触发缺页中断，进而会将内存中不常用的页置换到磁盘，将磁盘中要访问的数据置换到内存，如此我们作为使用者感觉内存似乎非常大。

除此之外，我们运行的程序都有属于自己的内存空间，这些程序也是被os欺骗了的，这些地址空间在程序看来是连续的，但实际存储在物理内存上是不连续的，cpu可以通过mmu将虚拟地址转为实际物理地址。（我们用户态太卑微了hhh～）

mmap和标准IO

一般我们读写文件调用的都是系统标准IO，比如系统调用函数read，write等等。标准IO在读写数据时都涉及到用户态和内核态的转换，比如read文件，就需要到内核空间的页缓存（page cache）中查找是否有该页，如果没有，那么就需要从磁盘中调取该页进入内核页缓存中，然后再将该页中的数据传输到用户空间（read函数的buf数组）。当write文件时，也是查找内核空间，将数据传入内核空间的页缓存，内核再将数据延迟刷入磁盘。

而mmap使得进程中的某一段地址和磁盘上文件的某一段地址形成映射，准确的说，应该是和页缓存中的页地址形成了映射，这样直接对进程中的那段地址做操作，虚拟内存会直接将该地址映射到页缓存上，进而直接操作了页缓存（page cache是被用户态和内核态共享的区域）。那么就无需页缓存再拷贝数据到用户空间了～

减少了一次页缓存到用户空间的数据拷贝，mmap自然比标准IO快了。

关于mmap的具体使用和参数含义，可以查看参考链接中的介绍。

参考：
https://segmentfault.com/a/1190000039774784
https://juejin.cn/post/6956031662916534279
https://www.cnblogs.com/longchang/p/11162813.html
https://www.cnblogs.com/huxiao-tee/p/4660352.html