内存映射文件完全攻略（原理和性能）

假设采用标准系统调用 open()、read() 和 write() 来顺序读取磁盘文件，每个文件访问都需要系统调用和磁盘访问。又或者采用虚拟内存技术，以将文件 I/O 作为常规内存访问，这种方法称为内存映射文件，允许一部分虚拟内存与文件进行逻辑关联，这会导致显著的性能提高。

基本机制

实现文件的内存映射是将每个磁盘块映射到一个或多个内存页面。

最初，文件访问按普通请求调页来进行，从而产生缺页错误。这样，文件的页面大小部分从文件系统读取到物理页面（有些系统可以选择一次读取多个页面大小的数据块）。以后，文件的读写就按常规内存访问来处理。通过内存的文件操作，没有采用系统调用 read() 和 write() 的开销，而且简化了文件的访问和使用。

请注意，内存映射文件的写入不一定是对磁盘文件的即时（同步）写入。有的操作系统定期检查文件的内存映射页面是否已被修改，以便选择是否更新到物理文件。当关闭文件时，所有内存映射的数据会写到磁盘，并从进程虚拟内存中删除。

有些操作系统仅通过特定的系统调用来提供内存映射，而通过标准的系统调用来处理所有其他文件 I/O。然而，有的系统不管文件是否指定为内存映射，都选择对文件进行内存映射。

以 Solaris 为例，如果一个文件指定为内存映射（采用系统调用 mmaP()），那么 Solaris 会将该文件映射到进程地址空间。如果一个文件通过普通系统调用，如 open()、read() 和 write() 来打开和访问，那么 Solaris 仍然采用内存映射文件。然而，这个文件是映射到内核地址空间，无论文件如何打开，Solaris 都将所有文件 I/O 视为内存映射的，以允许文件访问在高效的内存子系统中进行。

多个进程可以允许并发地内存映射同一文件，以便允许数据共享。任何一个进程的写入会修改虚拟内存的数据，并且其他映射同一文件部分的进程都可看到。

根据虚拟内存的相关知识，可以清楚地看到内存映射部分的共享是如何实现的：每个共享进程的虚拟内存映射指向物理内存的同一页面，而该页面有磁盘块的复制，这种内存共享如图 1 所示。