• 什么是mmap
    • mmap 进行映射
    • munmap 取消映射

    • msync 进程在映射空间的对共享内容的改变并不直接写回到磁盘文件中，往往在调用munmap()后才执行该操作。

      具体参照http://blog.chinaunix.net/uid-24517893-id-164217.html

    • java中的map

      java中的FileChannel，提供了map和force方法，map创建文件和内存的映射，

      Java代码 java中的mmap实现 - 图1

    1. MappedByteBuffer buffer = fc.map(MapMode.READ_WRITE, 0, 1000);

      返回一个MappedByteBuffer，这是一个DirectBuffer，其中包含一个内存地址，然后可用就做一些读写操作。
      还有另外一个方法是force，是将内存的更新的内容刷到磁盘中。
      在这里抛出一个问题，force是必须调用的，如果不调用force会怎样。
      我试着写了一段小程序来试验

      Java代码 java中的mmap实现 - 图2

    2. MappedByteBuffer buffer = fc.map(MapMode.READ_WRITE, 0, 1000);

    3. for (int i = 0;i< 100000;i++){
    4. buffer.put((byte)65);
    5. }
    6. System.out.println(“write completed!”);

    7. System.in.read();

      然后观察文件发现文件中是有1000个B的，那么就是说不调用force，内容也会落到磁盘中的。既然不用force内容也可以落到磁盘中，那force的作用什么呢？带着这个问题我查看了openJdk的force和map的实现和linux中mmap的实现。

    • JDK的force和map的实现

      通过FileChannel->FileChannelImpl的native知道，对linux平台调用应该在D:\git\openjdk\jdk\src\solaris\native\sun\nio\ch下的FileChannelImpl.c
      Java代码 java中的mmap实现 - 图3

    1. NIEXPORT jlong JNICALL
    2. Java_sun_nio_ch_FileChannelImpl_map0(JNIEnv env, jobject *this,
    3. jint prot, jlong off, jlong len)
    4. mapAddress = mmap64(
    5. 0, / Let OS decide location /
    6. len, / Number of bytes to map /
    7. protections, / File permissions /
    8. flags, / Changes are shared /
    9. fd, / File descriptor of mapped file /

    10. off); / Offset into file /


      Java代码 java中的mmap实现 - 图4

    11. JNIEXPORT jint JNICALL

    12. Java_sun_nio_ch_FileChannelImpl_force0(JNIEnv env, jobject *this,
    13. jobject fdo, jboolean md)
    14. {
    15. jint fd = fdval(env, fdo);
    16. int result = 0;
    18. if (md == JNI_FALSE) {
    19. result = fdatasync(fd);
    20. } else {
    21. result = fsync(fd);
    22. }
    23. return handle(env, result, “Force failed”);
    24. }

    原来force是调用的fdatasync(fsync)，这不是linux中buffered IO，write(2)以后需要调用的方法吗，难道mmap也是走的BufferdIO那一套，首先写到page cache，然后由pdflush定时刷到磁盘中，那这么说mmap只是在进程空间分配一个内存地址，真实的内存还是使用的pagecache。所以force是调用fsync将dirty page刷到磁盘中，但mmap还有共享之类的实现起来应该很复杂。

    • 验证

      为了验证上面的假设，我做了一个实验。在linux下起两个终端，A终端通过上面的程序向a.txt写入数据，B终端使用tailf a.txt观察数据的写入。奇怪的是A终端执行完，B终端立马就成看到数据，而不是等30s以后pdflush刷到磁盘以后才能看到，难道前面的假设错了？或者另一种可能tailf查看到也是在page cache中读取的。那只需查看下文件的page是不是dirty就知道了。
      Java代码 java中的mmap实现 - 图5

    1. cat /proc/$(pidof java)/smaps|grep a.txt -A 10 -B 10

    就可以查看一个文件的page是否是dirty。
    重新实现使用如上脚本观察
    Java代码 java中的mmap实现 - 图6

    1. 2aaab30c4000-2aaab31b9000 rw-s 00000000 fd:00 81887299 /opt/zhanghailei/a.txt
    2. Size: 980 kB
    3. Rss: 980 kB
    4. Shared_Clean: 0 kB
    5. Shared_Dirty: 0 kB
    6. Private_Clean: 0 kB
    7. Private_Dirty: 980 kB
    8. Swap: 0 kB
    9. Pss: 980 kB

    果然是dirty的，然后继续等待一段时间再次执行发现已经是clean，被刷到磁盘中。
    Java代码 java中的mmap实现 - 图7

    1. 2aaab30c4000-2aaab31b9000 rw-s 00000000 fd:00 81887299 /opt/zhanghailei/a.txt
    2. Size: 980 kB
    3. Rss: 980 kB
    4. Shared_Clean: 0 kB
    5. Shared_Dirty: 0 kB
    6. Private_Clean: 980 kB
    7. Private_Dirty: 0 kB
    8. Swap: 0 kB
    9. Pss: 980 kB
    • 结论
    1. mmap，底层还是走的BufferedIO，好处大概是减少了内核态和用户态的内存拷贝，这点不太确定，对内核不熟。
      2. force，参数为true调用fsync，false调用fdatasync，fdatasync只刷数据不刷meta数据
      3. 即使不调用force，内核也会定期将dirty page刷到磁盘，默认是30s。