Python：如何将文件映射到内存

一、说明

　1）什么叫映射？

　　　==>就是给一个对象（可以是变量、物理等），起一个唯一的别名，建立一一对应的关系；

　2）文件映射：将磁盘上的文件的位置，与进程逻辑地址空间中一块大小相同的区域之间的一一对应；

　3）映射后得到一个类似数组类型的东西（mmap.mmap()对象），可以通过类似操作数组的方式，达到对文件内容更改的目的；

 

二、优点

　1）相对于二进制文件的缺陷

　　通常读写文件时，使用read()和write()方法，这两种方法都是以流的形式进行的，也就是一个字节接着一个字节的读写；如果想从某一位置开始读写，使用seek()方法调整文件指针，此方法对二进制文件的操作非常不方便，因为相对于二进制文件，数据写入文件时是以数组的形式，将数据映射到文件内，然后就以访问数组的形式访问文件，而且在对文件进行修改后，能再次通过此数组将数据同步到文件中；

　2）某些嵌入式设备，寄存器被编址到内存地址空间，我们可以映射/dev/mem某范围，取访问这些寄存器

　　例如：在树莓派（为学习计算机编程教育设计的一种微型电脑）上，有一个pwm波形的发生器，若想使用此发生器，就要访问树莓派的寄存器；实际上，寄存器就是物理地址的某一特定空间；此时，如果要访问寄存器，需要将 /dev/mem 的某一范围，映射到内存中，用访问内存的方式来访问寄存器；

　3）如果多个进程映射同一个文件，还能实现进程通信的目的

　　多个进程把同一个文件映射到各自的内存空间当中，实际上它们看到的是同一个视图，也能实现进程通信的目的；

 

三、python中，如何做到文件映射到内存？

　1）方案：使用标准库中mmap模块下的mmap()函数，它需要一个打开的文件描述符作为参数

　2）格式：mmap.mmap(fileno, length[, access[, offset]]])

　　#fileno：文件描述符；

　　　f = open('a.txt', 'w')

　　　f.fileno()，得到文件a.txt的描述符；

　　#length：映射区域的大小，必须以页（mmap.PAGSIZE）为单位；

　　　　#页（mmap.PAGSIZE）：磁盘的存储单位；

　　　　A、0，表示全部文件；

　　　　B、length = mmap.PAGSIZE * 8：只映射文件的前8页；

　　#access：访问权限；如access = mmap.ACCESS_WRITE，表示写的权限；

　　#offset：指定映射文件的某一区域，相当于文件指针；

　　　　A、指定时必须要以内存的一个页做为单位，进行文件和内存的对齐，也就是说，不能随意跳过一些字节来指定映射区域；

　　　　B、指定的区域必须是页（mmap.PAGESIZE）的整数倍；

　　　　C、offset = mmap.PAGSIZE * 4：表示跳过4页，从第5页开始映射；

　3）例：

import mmap

f = open('demo.bin', 'rb')
m = mmap.mmap(f.fileno(), mmap.PAGSIZE * 8, access = mmap.ACCESS_WRITE, offset = mmap.PAGSET * 4)
#f.fileno()：得到demo.bin文件的文件描述符；
#mmap.PAGSIZE * 8：映射8页；
#access = mmap.ACCESS_WRITE：以写权限对被映射的文件内容进行操作；
#offset = mmap.PAGSIZE * 4：从第5页开始对文件进行映射；
#此处的页，页就是mmap.PAGSIZE是指内存的存储单元；
#此时文件在磁盘上，并没有被Copy到内存上；

print(type(m))
#输出：mmap.mmap()

#对单个位置的字节进行更改；
m[0] = '\x88'

#切片：对一段数据进行更改；长度要和赋值的二进制字符串程度一样；
m[4:8] = 'x01'*4

　4）其它

　　A、不同的平台(也就是系统)上，mmap()函数的使用不同；

　　B、文件描述符：是系统调用的open函数，在打开文件时得到的；(os.open())

　　C、python中的open()函数也可以得到文件描述符：