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BEZEICHNUNG
mmap, munmap - (un)mapt Dateien oder Geräte im Speicher
ÜBERSICHT
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *Adr, size_t laenge, int prot, int Schalter,
int dd, off_t Versatz);
int munmap(void *Adr, size_t laenge);
Siehe ANMERKUNGEN für Informationen über Feature-Test-Makros-Anforderungen.
BESCHREIBUNG
mmap() erstellt ein neues Mapping in den virtuellen Adressraum des aufrufenden Prozesses.
Die Anfangsadresse für dieses neue Mapping wird in Adr angegeben. Das Argument laenge gibt
an, welche Größe das Mapping haben soll (dies muss größer als 0 sein).
Falls Adr NULL ist, wählt der Kernel die (Seiten-ausgerichtete) Adresse aus, an der das
Mapping erstellt wird. Dies ist die portabelste Methode, ein neues Mapping zu erstellen.
Falls Adr nicht NULL ist, wertet der Kernel die Adresse als Hinweis, wo das Mapping
erstellt werden soll. Unter Linux wird das Mapping dann eine Speicherseitengrenze in der
Nähe auswählen (allerdings immer identisch zu oder oberhalb von dem durch
/proc/sys/vm/mmap_min_addr festgelegten Wert) und versuchen, dort ein Mapping zu
erstellen. Falls dort bereits ein anderes Mapping existiert, dann wählt der Kernel eine
neue Adresse, die den Hinweis berücksichtigen kann, aber nicht muss. Die Adresse des neuen
Mappings wird als Ergebnis des Aufrufs zurückgegeben.
Die Inhalte eines Datei-Mappings werden initialisiert, indem laenge Byte aus der Datei
(oder einem anderen Objekt), die durch den Dateideskriptor dd beschrieben wird, ab dem
Versatz Versatz verwendet werden. Dies ist anders als beim anonymen Mapping, siehe
MAP_ANONYMOUS unten. Versatz muss ein Vielfaches der Seitengröße sein, die von
sysconf(_SC_PAGE_SIZE) zurückgegeben wird.
Nachdem der mmap()-Aufruf zurückgekehrt ist, kann der Dateideskriptor dd sofort
geschlossen werden, ohne dass das Mapping ungültig wird.
Das Argument prot beschreibt den gewünschten Speicherschutz des Mappings (und darf nicht
im Widerspruch zum Öffnungsmodus der Datei stehen). Es ist entweder PROT_NONE oder das
bitweise ODER von einem oder mehreren der folgenden Schalter:
PROT_EXEC Seiten können ausgeführt werden.
PROT_READ Seiten dürfen gelesen werden.
PROT_WRITE Seiten dürfen beschrieben werden.
PROT_NONE Auf die Seiten darf nicht zugegriffen werden.
Das Argument »Schalter«
Das Argument Schalter bestimmt, ob Aktualisierungen des Mappings für andere Prozesse
sichtbar sind, die denselben Bereich mappen und ob Aktualisierungen auch in die
zugrundeliegende Datei weitergereicht werden. Dieses Verhalten wird durch genau einen der
folgenden Werte in Schalter festgelegt:
MAP_SHARED
Das Mapping gemeinsam benutzen. Aktualisierungen dieses Mappings sind für andere
Prozesse in dem gleichen Bereich sichtbar und (falls es sich um Datei-basierende
Mappings handelt) werden zu der zugrundeliegenden Datei weitergereicht. (Um genau
zu steuern, wann Aktualisierungen zu der zugrundeliegenden Datei weitergereicht
werden, muss msync(2) eingesetzt werden.)
MAP_SHARED_VALIDATE (seit Linux 4.15)
Dieser Schalter stellt das gleiche Verhalten wie MAP_SHARED bereit, außer dass
MAP_SHARED-Mappings unbekannte Schalter in Schalter ignorieren. Im Gegensatz
überprüft der Kernel, wenn er Mappings mittels MAP_SHARED_VALIDATE erstellt, dass
alle übergebenen Schalter bekannt sind und schlägt mit dem Fehler EOPNOTSUPP bei
unbekannten Schaltern fehl. Dieser Mapping-Typ wird auch benötigt, um bestimmte
Mapping-Schalter (z.B. MAP_SYNC) verwenden zu können.
MAP_PRIVATE
Erstellt ein privates, beim Kopieren zu schreibendes Mapping. Aktualisierungen an
dem Mapping sind für andere Prozesse, die die gleiche Datei mappen, nicht sichtbar,
und werden nicht an die zugrundeliegende Datei weitergeleitet. Es ist nicht
spezifiziert, ob Änderungen an der Datei, die nach dem Aufruf von mmap() erfolgen,
in der gemappten Region sichtbar sind.
Sowohl MAP_SHARED als auch MAP_PRIVATE werden in POSIX.1-2001 und POSIX.1-2008
beschrieben. MAP_SHARED_VALIDATE ist eine Linux-Erweiterung.
Zusätzlich können null oder mehrere der folgenden Werte mit OR in Schalter hinzugefügt
werden:
MAP_32BIT (seit Linux 2.4.20, 2.6)
Legt das Mapping in die ersten zwei Gigabyte des Prozessadressraums. Dieser
Schalter wird nur auf X86-64 für 64-Bit-Programme unterstützt. Er wurde
hinzugefügt, damit Thread-Stacks irgendwo innerhalb der ersten 2 GB Speicher
zugewiesen werden können, damit die Leistung des Kontext-Umschaltens auf einigen
der ersten 64-Bit-Prozessoren erhöht wird. Moderne X86-64-Prozessoren haben dieses
Leistungsproblem nicht mehr, wodurch der Einsatz dieses Schalters auf diesen
Systemen nicht mehr benötigt wird. Der Schalter MAP_32BIT wird ignoriert, wenn
MAP_FIXED gesetzt ist.
MAP_ANON
Synonym für MAP_ANONYMOUS; zur Kompatibilität mit anderen Implementierungen
bereitgestellt.
MAP_ANONYMOUS
Diesem Mapping liegt keine Datei zugrunde; ihr Inhalt wird mit Nullen
initialisiert. Das Argument dd wird ignoriert, einige Implementierungen verlangen
aber, dass dd -1 ist, falls MAP_ANONYMOUS (oder MAP_ANON) festgelegt ist, und
portable Anwendungen sollten dies sicherstellen. Das Argument Versatz sollte 0
sein. Unter Linux wird die Kombination von MAP_ANONYMOUS mit MAP_SHARED erst ab
Kernelversion 2.4 unterstützt.
MAP_DENYWRITE
Dieser Schalter wird ignoriert. (Vor langer Zeit — Linux 2.0 und älter —
signalisierte er, dass Schreibversuche auf die zugrundeliegende Datei mit ETXTBSY
fehlschlagen sollten. Dies war aber eine Quelle von Diensteverweigerungsangriffen.
MAP_EXECUTABLE
Dieser Schalter wird ignoriert.
MAP_FILE
Kompatibilitätsschalter. Ignoriert.
MAP_FIXED
Adr wird nicht als Hinweis interpretiert; legt das Mapping genau an dieser Adresse
an. Adr muss geeignet ausgerichtet sein: bei den meisten Architekturen reicht ein
Vielfaches der Seitengröße aus, allerdings könnten einige Architekturen zusätzliche
Anforderungen stellen. Falls der mit Adr und len festgelegte Speicherbereich
bestehende Mappings überlappt, dann wird der überlappende Anteil des bestehenden
Mappings verworfen. Falls die angegebene Adresse nicht verwandt werden kann, wird
mmap() fehlschlagen.
Software, die Portierbarkeit anstrebt, sollte den Schalter MAP_FIXED mit Vorsicht
verwenden und dabei berücksichtigen, dass sich die genaue Anordnung der Mappings
des Prozesses im Speicher deutlich zwischen Kernelversionen, C-Bibliotheksversionen
und Betriebssystemveröffentlichungen unterscheiden kann. Lesen Sie die Erörterung
dieses Schalters im Abschnitt ANMERKUNGEN sorgfältig!
MAP_FIXED_NOREPLACE (seit Linux 4.17)
Dieser Schalter stellt ein Verhalten bereit, das MAP_FIXED im Hinblick auf die
Erzwingung von Adr ähnelt, sich aber dadurch unterscheidet, dass
MAP_FIXED_NOREPLACE einen bereits bestehenden, gemappten Bereich
durcheinanderbringt. Falls der angeforderte Bereich mit einem bestehenden Mapping
kollidieren würde, dann schlägt dieser Aufruf mit EEXIST fehl. Dieser Schalter kann
daher für atomare (im Hinblick auf andere Threads) Versuche, einen Adressbereich zu
mappen, verwandt werden: ein Thread hat Erfolg, alle anderen berichten einen
Fehlschlag.
Beachten Sie, dass ältere Kernel, die den Schalter MAP_FIXED_NOREPLACE nicht
erkennen, typischerweise (bei der Erkennung einer Kollision mit einem bereits
bestehenden Mapping) auf den Verhaltenstyp von nicht-MAP_FIXED zurückfallen: sie
liefern eine Adresse zurück, die sich von der angeforderten Adresse unterscheidet.
Daher sollte rückwärtskompatible Software die zurückgelieferte Adresse mit der
angeforderten Adresse vergleichen.
MAP_GROWSDOWN
Dieser Schalter wird für Stacks verwandt. Er zeigt dem Kernelsystem für virtuellen
Speicher an, dass sich das Mapping nach unten im Speicher ausdehnen soll. Die
zurückgelieferte Adresse ist eine Seite tiefer als der Speicherbereich, der
tatsächlich im virtuellen Adressraum des Prozesses erstellt wird. Wird eine Adresse
in der »Wächter«-Seite unterhalb des Mappings berührt, dann wächst das Mapping um
eine Seite. Dieses Wachstum kann wiederholt werden, bis das Mapping bis auf eine
Seite innerhalb des hohen Endes des nächst-niedrigeren Mappings anwächst - zu
diesem Zeitpunkt führt das Berühren der »Wächter«-Seite zu einem SIGSEGV-Signal.
MAP_HUGETLB (seit Linux 2.6.32)
Reserviert das Mapping mittels »großer Speicherseiten«. Siehe die
Linux-Kernelquelldatei Documentation/admin-guide/mm/hugetlbpage.rst sowie die
nachfolgenden ANMERKUNGEN für weitere Details.
MAP_HUGE_2MB, MAP_HUGE_1GB (seit Linux 3.8)
Wird in Zusammenhang mit MAP_HUGETLB verwandt, um alternative hugetlb-Seitengrößen
(respektive 2 MB und 1 GB) auf Systemen auszuwählen, die mehrere
hugetlb-Seitengrößen unterstützen.
Allgemeiner kann die gewünschte Größe der großen Speicherseiten durch Kodierung des
Logarithmus zur Basis 2 der gewünschten Seitengröße in den sechs Bits am Versatz
MAP_HUGE_SHIFT konfiguriert werden. (Ein Wert 0 in diesem Bitfeld stellt die
standardmäßige große Speicherseitengröße bereit; die Vorgabegröße großer
Speicherseiten kann mittels des durch /proc/meminfo offengelegten Feldes
Hugepagesize ermittelt werden.) Daher sind die obigen zwei Konstanten wie folgt
definiert:
#define MAP_HUGE_2MB (21 << MAP_HUGE_SHIFT)
#define MAP_HUGE_1GB (30 << MAP_HUGE_SHIFT)
Der von dem System unterstützte Bereich der Größe der großen Speicherseiten kann
durch Auflisten der Unterverzeichnisse in /sys/kernel/mm/hugepages ermittelt
werden.
MAP_LOCKED (seit Linux 2.5.37)
Markiert den gemappten Bereich auf die gleiche Art wie mlock(2). Diese
Implementierung wird versuchen, den gesamten Bereich vorzubelegen (»prefault«) aber
der Aufruf von mmap() wird nicht mit ENOMEM fehlschlagen, falls dies nicht gelingt.
Daher können später große Ausnahmebehandlungen passieren. Daher ist die Semantik
nicht so stark wie mlock(2). Sie sollten mmap() mit mlock(2) verwenden, wenn große
Ausnahmebehandlungen nach der Initialisierung des Mappings nicht akzeptierbar sind.
Der Schalter MAP_LOCKED wird unter älteren Kerneln ignoriert.
MAP_NONBLOCK (seit Linux 2.5.46)
Dieser Schalter ergibt nur im Zusammenhang mit MAP_POPULATE Sinn. Es wird kein
Vorauslesen durchgeführt, es werden Seitentabelleneinträge nur für Seiten erstellt,
die bereits im RAM vorhanden sind. Seit Linux 2.6.23 führt dieser Schalter dazu,
dass MAP_POPULATE nichts macht. Irgendwann könnte die Kombination von MAP_POPULATE
und MAP_NONBLOCK wieder implementiert werden.
MAP_NORESERVE
Reserviert für dieses Mapping keinen Auslagerungsspeicher. Wenn
Auslagerungsspeicher reserviert wird, muss garantiert werden, dass Änderungen an
dem Mapping möglich sind. Wird kein Auslagerungsspeicher reserviert, könnte beim
Schreiben ein SIGSEGV empfangen werden, falls kein physischer Speicher verfügbar
ist. Siehe auch die Diskussion der Datei /proc/sys/vm/overcommit_memory in proc(5).
In Kerneln vor 2.6 hatte dieser Schalter nur eine Wirkung für private, schreibbare
Mappings.
MAP_POPULATE (seit Linux 2.5.46)
Belegt (»prefault«) Seitentabellen für ein Mapping. Für ein Datei-Mapping führt
dies zu einem Vorablesen der Datei. Dies hilft dabei, später Blockierungen bei
Seitenausnahmebehandlungen zu vermeiden. MAP_POPULATE wird für private Mappings
erst seit Linux 2.6.23 unterstützt.
MAP_STACK (seit Linux 2.6.27)
Reserverviert ein Mapping an einer Adresse, die für einen Stack eines Prozesses
oder Threads geeignet ist.
Dieser Schalter löst derzeit nichts aus. Durch Einsatz dieses Schalters können
Anwendungen aber transparent sicherstellen, dass sie die Unterstützung erlangen,
wenn dieser Schalter in der Zukunft implementiert wird. Daher wird er in der
Glibc-Threading-Implementierung verwandt, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass
auf einigen Architekturen (später) eine besondere Behandlung von Stack-Zuweisungen
nötig sein könnte. Ein weiterer Grund, diesen Schalter einzusetzen, ist die
Portabilität: MAP_STACK existiert (und hat eine Auswirkung) auf einigen anderen
Systemen (z.B. einigen BSDs).
MAP_SYNC (seit Linux 4.15)
Dieser Schalter ist nur mit dem Mapping-Typ MAP_SHARED_VALIDATE verfügbar. Mappings
vom Typ MAP_SHARED ignorieren diesen Schalter ohne Rückmeldung. Dieser Schalter
wird nur für Dateien, die DAX (direktes Mapping von dauerhaftem Speicher)
unterstützen, unterstützt. Für andere Dateien wird das Erstellen eines Mappings mit
diesem Schalter zu einem EOPNOTSUPP-Fehler führen.
Gemeinsame Datei-Mappings mit diesem Schalter garantieren, dass der schreibbare
eingemappte Speicheranteil im Adressraum des Prozesses auch in der gleichen Datei
an dem gleichen Versatz selbst nach einem Systemabsturz oder -neustart sichtbar
ist. Im Zusammenhang mit dem Einsatz geeigneter CPU-Anweisungen stellt dieses
Benutzern solcher Mappings eine effizientere Art bereit, solche Datenveränderungen
dauerhaft zu machen.
MAP_UNINITIALIZED (seit Linux 2.6.33)
Die anonymen Seiten nicht bereinigen. Dieser Schalter ist für die Verbesserung der
Leistung auf eingebetteten Systemen gedacht. Dieser Schalter wird nur
berücksichtigt, falls der Kernel mit der Option CONFIG_MMAP_ALLOW_UNINITIALIZED
konfiguriert worden war. Aufgrund der Sicherheitsauswirkungen wird diese Option
normalerweise nur auf eingebetteten Geräten (d.h. Geräten, bei denen komplette
Kontrolle über die Speicherinhalte besteht) aktiviert.
Von den obigen Schaltern ist nur MAP_FIXED in POSIX.1-2001 und POSIX.1-2008 spezifiziert.
Allerdings unterstützen die meisten Systeme MAP_ANONYMOUS (oder sein Synonym MAP_ANON).
munmap()
Der munmap-Systemaufruf hebt die Mappings im angegebenen Speicherbereich auf. Zukünftige
Zugriffe auf diesen Adressraum erzeugen dann einen Fehler vom Typ »invalid memory
reference« - Ungültiger Speicherzugriff. Der Adressraum wird außerdem automatisch
ausgemappt, wenn der Prozess beendet wird. Das Schließen des Dateideskriptors hingegen
führt nicht dazu, dass der Adress-Mapping aufgehoben wird.
Die Adresse Adr muss ein Vielfaches der Seitengröße sein (für laenge ist das nicht der
Fall). Alle Seiten, die einen Teil des angezeigten Bereichs enthalten, werden ausgemappt,
und nachfolgende Referenzen auf diese Seiten führen zu SIGSEGV. Es ist kein Fehler, falls
der angezeigte Bereich keine gemappten Seiten enthält.
RÜCKGABEWERT
Bei Erfolg gibt mmap einen Zeiger auf den gemappten Speicherbereich zurück. Bei Fehlern
wird MAP_FAILED ((void *) -1) zurückgegeben und errno entsprechend gesetzt, um die
Fehlerursache anzuzeigen.
Bei Erfolg liefert munmap() 0 zurück. Im Fehlerfall liefert es -1 und errno wird auf den
Grund des Fehlers gesetzt (wahrscheinlich EINVAL).
FEHLER
EACCES Ein Dateideskriptor bezieht sich auf eine nicht normale Datei. Oder ein
Datei-Mapping wurde angefordert, aber dd ist nicht zum Lesen geöffnet. Oder
MAP_SHARED wurde erbeten und PROT_WRITE ist gesetzt, aber dd ist nicht zum
Lesen/Schreiben geöffnet (O_RDWR). Oder PROT_WRITE ist angegeben, aber die Datei
darf nur am Ende weiter beschrieben werden (»append-only«).
EAGAIN Die Datei wurde gesperrt oder zuviel Speicher wurde gesperrt (siehe setrlimit(2)).
EBADF dd ist kein gültiger Dateideskriptor (und MAP_ANONYMOUS wurde nicht gesetzt).
EEXIST MAP_FIXED_NOREPLACE wurde in Schalter angegeben und der durch Adr und laenge
abgedeckte Bereich überschneidet sich mit einem bestehenden Mapping.
EINVAL Die Adressen, die durch Adr, laenge oder Versatz angegeben wurden, sind ungültig.
(Z.B. sind sie zu groß oder nicht an einer Speicherseitengröße ausgerichtet.)
EINVAL (seit Linux 2.6.12) laenge war 0.
EINVAL Schalter enthielt weder MAP_PRIVATE, MAP_SHARED noch MAP_SHARED_VALIDATE.
ENFILE Die systemweite Beschränkung für die Gesamtzahl offener Dateien wurde erreicht.
ENODEV Das zugrundeliegende Dateisystem der angegebenen Datei unterstützt das
Speicher-Mapping nicht.
ENOMEM Es ist kein Speicher verfügbar.
ENOMEM Die maximale Anzahl von Mappings des Prozesses würde überschritten. Dieser Fehler
kann auch für munmap() beim Aufheben von Mappings einer Region in der Mitte eines
bestehenden Mappings auftreten, da dies zu zwei kleineren Mappings auf jeder Seite
des entmappten Bereichs führt.
ENOMEM (seit Linux 4.7). Die Prozessbeschränkung RLIMIT_DATA, beschrieben in getrlimit(2),
würde überschritten.
EOVERFLOW
Auf 32-Bit-Architekturen zusammen mit den Erweiterungen für große Dateien (d.h. der
Verwendung von 64-Bit off_t): die Anzahl der für laenge sowie die Anzahl der für
Versatz verwandten Seiten würde einen Überlauf von unsigned long (32-Bit)
hervorrufen.
EPERM Das Argument prot verlangt PROT_EXEC, aber der gemappte Bereich gehört zu einer
Datei auf einem Dateisystem, das ohne Ausführrechte eingehängt wurde (»no-exec«).
EPERM Die Aktion wurde durch eine Dateiversiegelung verhindert; siehe fcntl(2).
ETXTBSY
MAP_DENYWRITE wurde angegeben, aber das durch dd bezeichnete Objekt ist zum
Schreiben geöffnet.
Die Verwendung eines gemappten Bereichs kann diese Signale verursachen:
SIGSEGV
Es wurde versucht, in einen Bereich zu schreiben, der nur lesbar gemappt wurde.
SIGBUS Es wurde versucht, auf eine Seite des Puffers zuzugreifen, die hinter dem Ende der
gemappten Datei liegt. Für eine Erläuterung der Behandlung von Bytes in der Seite,
die dem Ende der gemappten Datei entspricht, die kein Vielfaches der Seitengröße
ist, siehe ANMERKUNGEN.
ATTRIBUTE
Siehe attributes(7) für eine Erläuterung der in diesem Abschnitt verwandten Ausdrücke.
┌───────────────────┬───────────────────────┬─────────┐
│Schnittstelle │ Attribut │ Wert │
├───────────────────┼───────────────────────┼─────────┤
│mmap(), munmap() │ Multithread-Fähigkeit │ MT-Safe │
└───────────────────┴───────────────────────┴─────────┘
KONFORM ZU
POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, SVr4, 4.4BSD.
Auf POSIX-Systemen, auf denen mmap(), msync(2) und munmap() verfügbar sind, ist
_POSIX_MAPPED_FILES in <unistd.h> auf einen Wert größer 0 definiert. (Siehe auch
sysconf(3).)
ANMERKUNGEN
Speicher, der mit mmap() gemappt wurde, wird über fork(2) hinweg mit den gleichen
Attributen erhalten.
Eine Datei wird in Vielfachen der Seitengröße gemappt. Für eine Datei, die nicht ein
Vielfaches der Seitengröße ist, werden die verbliebenen Bytes in der unvollständigen Seite
am Ende des Mappings beim Mappen mit Nullen überschrieben und Änderungen an diesem Bereich
werden nicht in die Datei geschrieben. Es ist nicht spezifiziert, wie sich die
Größenänderung der zugrundeliegenden Datei auf das Mapping der Seiten, die hinzugefügten
oder entfernten Regionen der Datei entsprechen, auswirkt.
Auf einigen Hardware-Architekturen (z.B. i386) impliziert PROT_WRITE PROT_READ. Es ist
architekturabhängig, ob PROT_READ PROT_EXEC impliziert (oder nicht). Portable Programme
sollten immer PROT_EXEC setzen, falls sie vorhaben, Code in dem neuen Mapping auszuführen.
Die portierbare Art, ein Mapping zu erstellen, ist die Angabe von Adr als 0 (NULL) und das
Auslassen von MAP_FIXED aus Schalter. In diesem Fall wählt das System die Adresse für das
Mapping; die Adresse wird so gewählt, dass sie mit keinem bestehenden Mapping in Konflikt
steht und nicht 0 sein wird. Falls der Schalter MAP_FIXED angegeben und Adr 0 (NULL) ist,
dann wird die gemappte Adresse 0 (NULL) sein.
Bestimmte Schalter-Konstanten sind nur definiert, falls die geeigneten Feature-Test-Makros
definiert sind (möglicherweise standardmäßig): _DEFAULT_SOURCE mit Glibc 2.19 oder neuer;
oder _BSD_SOURCE oder _SVID_SOURCE in Glibc 2.19 und älter. (Es reicht auch aus,
_GNU_SOURCE einzusetzen, und dieses Makro zu verlangen, wäre logischer gewesen, da alle
diese Schalter Linux-spezifisch sind). Die relevanten Schalter sind: MAP_32BIT,
MAP_ANONYMOUS (und das Synonym MAP_ANON), MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE, MAP_FILE,
MAP_GROWSDOWN, MAP_HUGETLB, MAP_LOCKED, MAP_NONBLOCK, MAP_NORESERVE, MAP_POPULATE und
MAP_STACK.
Durch Verwendung von mincore(2) kann eine Anwendung ermitteln, welche Seiten eines
Mappings sich derzeit im Puffer/Seitenzwischenspeicher befinden.
MAP_FIXED sicher benutzen
Der einzige sichere Anwendungsfall für MAP_FIXED ist, falls der durch Adr und laenge
festgelegte Adressbereich vorher durch ein anderes Mapping reserviert wurde; andernfalls
ist die Verwendung von MAP_FIXED gefährlich, da sie bereits bestehende Mappings
zwangsweise entfernt, wodurch es für einen Prozess mit mehreren Threads leicht wird,
seinen eigenen Adressraum zu beschädigen.
Nehmen wir beispielsweise an, dass Thread A /proc/<PID>/maps durchsucht, um einen nicht
benutzten Adressbereich zu finden, den er mittels MAP_FIXED mappen kann, während Thread B
gleichzeitig Teile des gleichen Adressbereichs (oder den gesamten Adressbereich) erlangt.
Wenn Thread A anschließend mmap(MAP_FIXED) einsetzt, wird es das Mapping, das Thread B
erstellte, durcheinanderbringen. In diesem Szenario muss Thread B nicht das Mapping direkt
erstellen: einfach ein Aufruf einer Bibliotheksfunktion, die intern dlopen(3) zum Laden
einer anderen dynamische Bibliothek verwendet, reicht aus. Der Aufruf von dlopen(3) wird
die Bibliothek in den Adressraum des Prozesses einmappen. Desweiteren kann fast jeder
Bibliotheksaufruf auf eine Art implementiert sein, die Speicher-Mappings zu dem Adressraum
hinzufügt, entweder mit dieser Technik oder einfach durch Reservierung von Speicher.
Beispiele sind brk(2), malloc(3), pthread_create(3) und die PAM-Bibliotheken
⟨http://www.linux-pam.org⟩.
Seit Linux 4.17 kann ein Multithread-Programm den Schalter MAP_FIXED_NOREPLACE verwenden,
um die oben beschriebene Gefahr zu vermeiden, dass ein Mapping an einer festen Adresse
versucht wird, die nicht durch ein bereits existierendes Mapping reserviert wurde.
Zeitstempeländerungen für Datei-basierte Mappings
Für Datei-basierte Mappings wird das Feld st_atime für die gemappte Datei zu jedem
Zeitpunkt zwischen mmap() und dem entsprechenden Entmappen aufgerufen werden; die erste
Referenz auf die gemappte Seite wird das Feld aktualisieren, falls es nicht bereits
erfolgt ist.
Das Feld st_ctime und st_mtime für eine mit PROT_WRITE und MAP_SHARED gemappte Datei wird
nach einem Schreibzugriff auf den gemappten Bereich und vor dem nachfolgenden msync(2) mit
den Schalter MS_SYNC oder MS_ASYNC, falls dieser erfolgt, aktualisiert.
Mappings großer Speicherseiten (Huge TLB)
Für Mappings, die große Speicherseiten einsetzen, unterscheiden sich die Anforderungen für
die Argumente von mmap() und munmap() etwas von den Anforderungen für Mappings, die die
native Systemseitengröße verwenden.
Für mmap() muss Versatz ein Vielfaches der unterliegenden Größe der großen Speicherseiten
sein. Das System richtet laenge automatisch aus, dass es ein Vielfaches der unterliegenden
Größe der großen Speicherseiten ist.
Für munmap() müssen sowohl Adr als auch laenge ein Vielfaches der unterliegenden Größe der
großen Speicherseiten sein.
Unterschiede C-Bibliothek/Kernel
Diese Seite beschreibt die durch den mmap()-Wrapper der Glibc bereitgestellte Funktion.
Ursprünglich rief diese Funktion einen Systemaufruf mit dem gleichen Namen auf. Seit
Kernel 2.4 wurde dieser Systemaufruf durch mmap2(2) ersetzt und heutzutage ruft die
Wrapperfunktion mmap() der Glibc mmap2(2) mit einem geeignet angepassten Wert für Versatz
auf.
FEHLER
Unter Linux gibt es keine Garantien, wie die, die unter MAP_NORESERVE vorgeschlagen
werden. Standardmäßig kann jeder Prozess jederzeit getötet werden, wenn dem System der
Speicher ausgeht.
In Kerneln vor 2.6.7 hatte der Schalter MAP_POPULATE nur einen Effekt, falls prot als
PROT_NONE festgelegt ist.
SUSv3 spezifiziert, dass mmap() fehlschlagen soll, falls laenge 0 ist. In Kerneln vor
2.6.12 war mmap() in diesem Fall allerdings erfolgreich: es wurde kein Mapping erstellt
und der Aufruf lieferte Adr zurück. Seit Kernel 2.6.12 schlägt es in diesem Fall mit dem
Fehler EINVAL fehl.
POSIX spezifiziert, dass das System immer jede teilweise gefüllte Seite am Ende des
Objektes mit Nullen auffüllen muss und dass das System niemals Änderungen an dem Objekt
hinter seinem Ende schreibt. Unter Linux verbleiben sämtliche geschriebenen Daten in
solchen Teilseiten nach dem Ende des Objektes im Seitenzwischenspeicher, selbst nachdem
die Datei geschlossen und entmappt wurde und selbst obwohl die Daten niemals zu der Datei
selbst geschrieben wurden, könnten nachfolgende Mappings die veränderten Inhalte sehen. In
einigen Fällen könnte dies durch einen Aufruf von msync(2), bevor das Aufheben des
Mappings stattfindet, behoben werden, allerdings funktioniert dies nicht auf tmpfs(5)
(beispielsweise beim Einsatz der POSIX-Schnittstelle für gemeinsamen Speicher, wie in
shm_overview(7) dokumentiert).
BEISPIELE
Das nachfolgende Programm gibt Teile der als sein erstes Befehlszeilenargument übergebenen
Datei auf die Standardausgabe aus. Der ausgegebene Byte-Bereich wird mittels des Versatzes
und des Längenwertes im zweiten und dritten Befehlszeilenargument angegeben. Das Programm
erstellt ein Speicher-Mapping der benötigten Seiten der Datei und verwendet write(2), um
die gewünschten Bytes auszugeben.
Programmquelltext
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define handle_error(msg) \
do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)
int
main(int argc, char *argv[])
{
char *addr;
int fd;
struct stat sb;
off_t offset, pa_offset;
size_t length;
ssize_t s;
if (argc < 3 || argc > 4) {
fprintf(stderr, "%s Dateiversatz [Länge]\n", argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
fd = open(argv[1], O_RDONLY);
if (fd == -1)
handle_error("open");
if (fstat(fd, &sb) == -1) /* Um die Dateigröße zu erhalten */
handle_error("fstat");
offset = atoi(argv[2]);
pa_offset = offset & ~(sysconf(_SC_PAGE_SIZE) - 1);
/* Versatz für mmap() muss an der Seite ausgerichtet sein */
if (offset >= sb.st_size) {
fprintf(stderr, "Versatz ist hinter dem Dateiende\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (argc == 4) {
length = atoi(argv[3]);
if (offset + length > sb.st_size)
length = sb.st_size - offset;
/* Bytes hinter dem Dateiende können nicht angezeigt werden */
} else { /* Kein Längen-Argument ==> Anzeige bis zum Dateiende */
length = sb.st_size - offset;
}
addr = mmap(NULL, length + offset - pa_offset, PROT_READ,
MAP_PRIVATE, fd, pa_offset);
if (addr == MAP_FAILED)
handle_error("mmap");
s = write(STDOUT_FILENO, addr + offset - pa_offset, length);
if (s != length) {
if (s == -1)
handle_error("write");
fprintf(stderr, "Schreiben unvollständig");
exit(EXIT_FAILURE);
}
munmap(addr, length + offset - pa_offset);
close(fd);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
SIEHE AUCH
ftruncate(2), getpagesize(2), memfd_create(2), mincore(2), mlock(2), mmap2(2),
mprotect(2), mremap(2), msync(2), remap_file_pages(2), setrlimit(2), shmat(2),
userfaultfd(2), shm_open(3), shm_overview(7)
Die Beschreibung der folgenden Dateien in proc(5): /proc/[PID]/maps, /proc/[PID]/map_files
und /proc/[pid]/smaps.
B.O. Gallmeister, POSIX.4, O'Reilly, Seiten 128–129 und 389–391.
KOLOPHON
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Beschreibung des Projekts, Informationen, wie Fehler gemeldet werden können sowie die
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ÜBERSETZUNG
Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Johnny Teveßen
<j.tevessen@gmx.de>, Martin Schulze <joey@infodrom.org>, Dr. Tobias Quathamer
<toddy@debian.org> und Helge Kreutzmann <debian@helgefjell.de> erstellt.
Diese Übersetzung ist Freie Dokumentation; lesen Sie die GNU General Public License
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