奇怪的 mmap 行為

Question

我正在做一個實驗，我有一個程序可以創建一個 16 字節的共享文件，然后每秒顯示每個字節的值。

我希望能夠在程序運行時更改文件，並讓程序識別更改。

該程序似乎確實也將寫入內存寫入文件； 但是如果我在運行時修改文件，盡管文件被更改，它仍會繼續使用舊值，並且文件將停止更新。

這是無法識別更改的版本。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

// | bag of global state.
struct {
    uint8_t *state;
    char *filename;
    int length;
} global = {
    (uint8_t *)0,
    "state.bin",
    16
};

// | clean up when ctrl-c is pressed.
static void onSIGINT(int unused)
{
    puts("caught SIGINT; cleaning up.");
    munmap(global.state, global.length);
    unlink(global.filename);
    exit(0);
}

// | display each byte of global shared memory
static void inspect()
{
    int i;

    for (i = 0; i < global.length; ++i) {
        printf("state[%d] = %d.\n", i, global.state[i]);
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    /* anonymous scope: initialize shared memory */
    {
        // | mmap arguments
        void *addr = (void *)0;
        int prot = PROT_READ | PROT_WRITE;
        int flags = MAP_SHARED;
        int offset = 0;
        int fd = open(global.filename, O_CREAT | O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);

        // | initialize memory to 16 zerod out bytes.
        uint8_t dummy[16];
        memset(&dummy, 0, global.length);
        write(fd, dummy, global.length);

        global.state = (uint8_t *)mmap (
            addr,
            global.length,
            prot,
            flags,
            fd,
            offset
        );

        if (global.state == MAP_FAILED) {
            close(fd);
            perror("could not create map.\n");
            unlink(global.filename);
        }                
    }

    signal(SIGINT, onSIGINT);

    /* anonymous scope: mainloop */
    {
        int count = 0;

        for (;;) {
            system("clear");
            printf("refresh number: %d.\n", count);
            ++count;
            inspect();
            sleep(1);
        }
    }

    return 0;
}

這是在每次顯示迭代時也會增加每個字節的版本，以表明它實際上正在使用共享文件。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

// | bag of global state.
struct {
    uint8_t *state;
    char *filename;
    int length;
} global = {
    (uint8_t *)0,
    "state.bin",
    16
};

// | clean up when ctrl-c is pressed.
static void onSIGINT(int unused)
{
    puts("caught SIGINT; cleaning up.");
    munmap(global.state, global.length);
    unlink(global.filename);
    exit(0);
}

// | prints length bytes starting at address given.
static void inspect()
{
    int i;

    for (i = 0; i < global.length; ++i) {
        printf("state[%d] = %d.\n", i, global.state[i]);
        ++global.state[i];
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    /* anonymous scope: initialize shared memory */
    {
        // | mmap arguments
        void *addr = (void *)0;
        int prot = PROT_READ | PROT_WRITE;
        int flags = MAP_SHARED;
        int offset = 0;
        int fd = open(global.filename, O_CREAT | O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);

        // | initialize memory to 16 zerod out bytes.
        uint8_t dummy[16];
        memset(&dummy, 0, global.length);
        write(fd, dummy, global.length);

        global.state = (uint8_t *)mmap (
            addr,
            global.length,
            prot,
            flags,
            fd,
            offset
        );

        if (global.state == MAP_FAILED) {
            close(fd);
            perror("could not create map.\n");
            unlink(global.filename);
        }                
    }

    signal(SIGINT, onSIGINT);

    /* anonymous scope: mainloop */
    {
        int count = 0;

        for (;;) {
            system("clear");
            printf("refresh number: %d.\n", count);
            ++count;
            inspect();
            sleep(1);
        }
    }

    return 0;
}

請注意，它成功地不斷增加每個字節，直到我更改 vim 中的一個字節為止。 當我覆蓋文件時，它會停止修改文件，但無論如何都會繼續從它所在的位置開始計數。

為什么會這樣； 我怎樣才能讓它按預期運行？

Answer 1

這是由 vim 用來創建備份文件的方法引起的。 這是為備份復制選項記錄的，典型的默認值是重命名原始文件並編輯副本。 這會導致內存映射視圖與備份相關聯，而不是與正在編輯的文件相關聯。

如果您檢查文件的 inode，您可以看到這種情況：

$ echo z>a && ls -i a
14551885 a
$ vim a
$ ls -i a
14551887 a

如您所見，inode 現在不同了。 例如，如果您使用 python 打開和修改文件，您可以就地編輯文件，它會按預期工作。

使用 python 的示例：

$ ls -i a
14551886 a
$ python
Python 2.7.6 (default, Oct 26 2016, 20:30:19)
[GCC 4.8.4] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> f = open('a', 'r+')
>>> f.write('22')
>>> f.close()
>>>

$ ls -i a
14551886 a