MMap

1. mmap 是什么？
   本质是一种进程虚拟内存映射的方法，可以将一个文件、一段物理内存或其他对象映射到进程的虚拟内存地址空间。实现这样的映射关系后，进程就可以采用指针的方式来读写操作这一段内存，进而完成对文件的操作，而不必再调用 read/write 等系统调用函数了。

2. 为什么对于大文件而言 mmap 的效率要高于 read/write？
   调用 read/write 进行的常规的文件系统操作中，函数的调用过程：

• 进程发起读文件请求。
• 内核通过查找进程文件符表，定位到内核已打开文件集上的文件信息，从而找到此文件的 inode。
• inode 在 address_space 上查找要请求的文件页是否已经缓存在页缓存中。如果存在，则直接返回这片文件页的内容。

• 如果不存在，则通过 inode 定位到文件磁盘地址，将数据从磁盘复制到页缓存。之后再次发起读页面过程，进而将页缓存中的数据发给用户进程。
  

  所以，总结来说，常规的文件操作为了提高读写效率和保护磁盘，使用了页缓存机制。这样造成读文件时需要先将文件页从磁盘拷贝到页缓存中，由于页缓存处在内核空间，不能被用户进程直接寻址，所以还需要将页缓存中数据页再次拷贝到内存对应的用户空间中。这样，通过了两次数据拷贝过程，才能完成进程对文件内容的获取任务。写操作也是一样，待写入的 Buffer 在内核空间不能直接访问，必须要先拷贝至内核空间对应的主存，再写回磁盘中（延迟写回），也是需要两次数据拷贝。

而使用 mmap 进行的文件操作中，首先会创建新的虚拟内存区域与文件磁盘地址之间的映射关系，在之后数据访问中，如果发现内存中并无相应的数据，则发起缺页异常，通过已经建立好的映射关系，只使用一次数据拷贝就将数据从磁盘中拷贝到用户空间中，供用户态进程使用。

参考

1. Linux 操作系统原理 — mmap() 进程虚拟内存映射
2. Linux内存映射mmap原理分析
3. [原创] 深入剖析mmap原理 - 从三个关键问题说起
4. mmap原理之详解
5. mmap机制初探
6. 理解inode