一、基础知识:
1. 设备文件:
mem是一个字符设备文件,是计算机主存的一个影象。通常只有root用户对其有读写权限。因此只有root用户能进行这些操作。
如果要打开设备文件/dev/mem,需要系统调用open()函数,作用是打开一个文件或设备,其函数原型 为:
#include <fcntl.h>
#include <stat,h>
int open(const char *path, int flags);
open 函数定义在/usr/include/fcntl.h中;如果操作成功则返回一个文件描述符,否则返回-1;其中path是被打开文件的路径即文件名描 述;flags是文件的访问模式描述,可常用的选项见下表:
flags的取值及其含义 flags 含义
O_RDONLY 只读方式
O_WRONLY 只写方式
O_RDWR 可读写方式
2.内存映像:
内存映像其实在内存中创建一个与外存中文件完全相同的映像。用户可以将整个文件映射到内存中,也可以将文件的一部分映射到内存中。使用操作内存的方法对文 件进行操作。系统会将内存映像文件所做的改动反映到真实文件中去。
在内存映像I/O的实现过程中需要用到一些系统调用:
首先是创建内存映像文件的系统调用mmap()函数,其函数原型为:
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset); mmap函数定义在/usr/include/sys/mman.h中;
此函数用于将一个文件或它的一部分映射到内存中。参数start是一个void指针,表示希望将文件映射到此指针指向的位置,通常为NULL;参数 length定义内存映像文件所占用的内存空间大小,以字节计;参数prot表示内存映像文件的安全属性,它的可使用的选项见表1,注意和open函数中 的flags属性保持一致;参数flags是内存映像的标志,相关的标志见表2;参数fd是要映射的文件的描述符;参数offset表示所映射的数据内容 距离文件头的偏移量。
当调用成功时,返回值为指向内存映像起始地址的指针;当调用失败时,返回值为-1。
表1 prot的取值及其含义
prot 含义
PROT_EXEC 被映像内存可能含义机器码,可被执行
PROT_NONE 映像内存不允许访问
PROT_READ 映像内存可读
PROT_WRITE 映像内存可写
表2 flags的取值及其含义
Flags 含义
MAP_FIXED 若无法在指定位置建立内存映像文件,则出错返回
MAP_PRIVATE 对内存映像文件所做操作不反映到外存文件中
MAP_SHARED 对内存映像文件所做操作都将被保存到外存文件中
另外我们使用完内存映像文件后,要用系统调用函数munmap()函数来撤销,其函数原型为:
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
int munmap(void *start,size_t length);
参数start表示要撤销的内存映像文件的起始地址;参数length表示要撤销的内存映像文件的大小。调用成功时,返回值为0;调用失败时返回值为 -1,并将errno设置为相应值。
最后,如果我们要将内存映像的改动保存到外存中,还需要系统调用msync()函数,其函数原型为:
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
int msync(const void *start,size_t length,int flags);
参数start表示要保存到外存的那些源文件的起始地址;参数length表示内存映像文件的大小;参数flags设置了函数的相应操作,其具体选项见表 3。
表3 flags的取值及其含义
flags 含义
MS_ASYNC 调用一个写操作并返回
MS_INVALIDATE 映像到相同文件的内存映像数据更新
MS_SYNC 完成写操作后函数返回
通过/dev/mem设备文件和mmap系统调用,可以将线性地址描述的物理内存映射到进程的地址空间,然后就可以直 接访问这段内存了。
二、应用实例:
1. 源代码:
/*
file: read.c
function: Read the the first 5 bytes of the memory and then Write it with "HELLO"
*/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main (int args, char* arg[])
{
int i;
int fd;
char* mem;
char *buff = "HELLO";
//open /dev/mem with read and write mode
if ((fd = open ("/dev/mem", O_RDWR)) < 0)
{
perror ("open error");
return -1;
}
//map physical memory 0-10 bytes
mem = mmap (0, 10, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (mem == MAP_FAILED) {
perror ("mmap error:");
return 1;
}
//Read old value
for (i = 0; i < 5; i++)
{
printf("\nold mem[%d]:%d", i, mem[i]);
}
//write memory
memcpy(mem, buff, 5);
//Read new value
for (i = 0; i<5 ; i++)
{
printf("\nnew mem[%d]:%c", i, mem[i]);
}
printf("\n";
munmap (mem, 10); //destroy map memory
close (fd); //close file
return 0;
}
2.编译、运行:
#gcc -o read read.c
http://www.qnr.cn/pc/lin/study/201008/523225.html