当还使用 PROT_READ 时，mmap MAP_SHARED 和 MAP_PRIVATE 之间有区别吗？答案

【问题标题】：Is there a difference between mmap MAP_SHARED and MAP_PRIVATE when PROT_READ is also used?当还使用 PROT_READ 时，mmap MAP_SHARED 和 MAP_PRIVATE 之间有区别吗？
【发布时间】：2013-01-19 23:16:57
【问题描述】：

如果我创建一个 prot 参数为 PROT_READ 的文件的 mmap(2) 并且支持它的文件也是只读的并且不会更改，是否存在任何性能差异（或根本差异) 在MAP_SHARED 和MAP_PRIVATE 之间？内核会在两者之间做一些不同的事情吗？

（文档仅提及“更新”方面的行为差异，但因为它是PROT_READ，所以无法更新。不知道是否还有其他差异？）

【问题讨论】：

标签： c linux linux-kernel mmap

【解决方案1】：

在MAP_PRIVATE 下，Linux 联机帮助页表示未指定在 mmap() 调用后对文件所做的更改是否在映射区域中可见。 MAP_SHARED 并非如此。所以如果你需要映射的内容和文件的内容一起更新，你最好使用MAP_SHARED。如果底层文件本身是只读的并且无法更改，那么这当然不适用。

如果使用PROT_READ，我看不出MAP_PRIVATE 和MAP_SHARED 之间应该有什么不同。事实上，尽管有上述关于未指定行为的警告，但我的猜测（我没有测试过）是，在实践中，PROT_READ 下的两者之间根本没有区别。

【讨论】：

对不起，我已经更新/澄清了这个问题。假设文件是只读的，而地图是只读的。文件没有变化，内存区域也没有变化。在这种情况下，内核会在两者之间做些什么不同的事情吗？
我非常怀疑内核在 MAP_SHARED 和 MAP_PRIVATE 之间做的任何不同的事情在 PROT_READ 映射的情况下“正常”，本地文件系统类型。但我相信 Linux 将 mmap() 的实际实现委托给文件系统，因此绝对可以肯定，您必须在所有支持它的文件系统类型中审核 mmap() 的实现。这当然是合理的，例如，如果您通过 NFS mmap 一个文件，如果使用 MAP_PRIVATE，它会更积极地缓存文件的内容。我仍然说不太可能……但有可能。
@Celada：内核确实做了一些不同的事情。 MAP_PRIVATE 是private，所以逻辑上数据被加载到一个“秘密”位置（技术上它是 CoW）。虽然单向可见性（在文件中看不到映射的修改，但在映射中可能会看到文件修改）是可能的，但这很困难并且需要额外的工作。 MAP_SHARED 只会将缓冲区缓存中的相同页面提供给映射它的任何人。现在在这种情况下，双向可见性是自动的（因此得到保证）。如果未修改的页面已被调出，您将在私有映射中看到文件更改...
... 并随后从磁盘重新加载。但是否则，您根本不会，因为操作系统必须跟踪系统上任何人映射的每个私有页面，并且每次都重新加载它们，进行大量内存复制。简单地说它是未定义的（这基本上是操作系统做任何最少工作的一揽子许可）更更容易和更有效（特别是对于很少有人需要的东西，如果有的话） )。
@Damon 你没抓住重点。映射未设置 PROT_WRITE，因此 CoW 永远不会发生

【解决方案2】：

mmap 系统调用最终调用do_mmap_pgoff 来设置调用mmap_region 来完成实际工作。

它通过标志VM_SHARED来指示它是vm_flags到mmap_region中的共享还是私有映射

在do_mmap_pgoff 中有：

if (file)
{
    switch (flags & MAP_TYPE)
    {
    case MAP_SHARED:

        if ((prot&PROT_WRITE) && !(file->f_mode&FMODE_WRITE))
            return -EACCES; /* error */

        ...

        vm_flags |= VM_SHARED | VM_MAYSHARE;
        if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
            vm_flags &= ~(VM_MAYWRITE | VM_SHARED);

        /* fall through */
    case MAP_PRIVATE:

            ...

    break;

    ...
    }

    ...
}

如果有文件支持并且映射为MAP_SHARED 并且文件是只读的，则关闭VM_SHARED 共享标志。

但是VM_MAYSHARE 仍然设置，因此可以用来改变行为。

【讨论】：

但它仍然会看到VM_MAYSHARE 标志。我想知道这是否会有所作为。我不知道。
@Celada：是的，你是对的，VM_MAYSHARE 标志仍然设置，而且到处都引用了它 - 所以我的推理不正确，我误读了代码。