linux 内存映射文件拷贝

在Linux中，内存映射（Memory Mapping）是一种将文件或设备映射到进程的虚拟地址空间的技术。通过内存映射，可以直接在内存中对文件进行读写操作，从而实现高效的文件处理。

基本概念

虚拟内存：每个进程都有自己的虚拟地址空间，操作系统通过页表将虚拟地址映射到物理内存。
内存映射文件：通过mmap系统调用，可以将文件的一部分或全部映射到进程的虚拟地址空间。

优势

高效性：内存映射可以减少数据在内核空间和用户空间之间的拷贝次数，提高文件读写的效率。
简化编程模型：程序可以直接对内存进行操作，而不需要显式地调用读写函数。
支持随机访问：可以方便地对文件的任意部分进行读写操作。

类型

私有映射：对映射内容的修改不会反映到文件中，适用于临时数据处理。
共享映射：对映射内容的修改会反映到文件中，适用于多进程间的数据共享。

应用场景

大文件处理：对于需要频繁读取的大文件，内存映射可以显著提高性能。
进程间通信：多个进程可以通过共享内存映射来交换数据。
数据库系统：数据库系统常使用内存映射来加速数据的读写操作。

文件拷贝示例

使用内存映射进行文件拷贝的基本步骤如下：

打开源文件和目标文件。
使用mmap将源文件映射到内存。
将映射的内存内容写入目标文件。
解除内存映射并关闭文件。

以下是一个简单的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

void copy_file(const char *src, const char *dest) {
    int src_fd = open(src, O_RDONLY);
    if (src_fd == -1) {
        perror("open src");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    struct stat st;
    if (fstat(src_fd, &st) == -1) {
        perror("fstat");
        close(src_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    void *src_map = mmap(NULL, st.st_size, PROT_READ, MAP_PRIVATE, src_fd, 0);
    if (src_map == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        close(src_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int dest_fd = open(dest, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, st.st_mode);
    if (dest_fd == -1) {
        perror("open dest");
        munmap(src_map, st.st_size);
        close(src_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (ftruncate(dest_fd, st.st_size) == -1) {
        perror("ftruncate");
        munmap(src_map, st.st_size);
        close(src_fd);
        close(dest_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    void *dest_map = mmap(NULL, st.st_size, PROT_WRITE, MAP_SHARED, dest_fd, 0);
    if (dest_map == MAP_FAILED) {
        perror("mmap dest");
        munmap(src_map, st.st_size);
        close(src_fd);
        close(dest_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memcpy(dest_map, src_map, st.st_size);

    munmap(src_map, st.st_size);
    munmap(dest_map, st.st_size);
    close(src_fd);
    close(dest_fd);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <source> <destination>
", argv[0]);
        return EXIT_FAILURE;
    }
    copy_file(argv[1], argv[2]);
    return EXIT_SUCCESS;
}