mmap 系统调用中的 MAP_ANONYMOUS 标志有什么用途？

问题描述：

从man页面上，

MAP_ANONYMOUS
              The mapping is not backed by any file; its contents are initialized to zero.  The fd and offset arguments are ignored; however, some implementations  require
              fd  to  be  -1  if  MAP_ANONYMOUS  (or  MAP_ANON)  is  specified, and portable applications should ensure this.  The use of MAP_ANONYMOUS in conjunction with
              MAP_SHARED is only supported on Linux since kernel 2.4.

使用的目的是什么MAP_ANONYMOUS？任何例子都很好。另外，内存将从哪里映射？

man页面上写道The use of MAP_ANONYMOUS in conjunction with MAP_SHARED is only supported on Linux since kernel 2.4.
如何与其他进程共享使用 MAP_ANONYMOUS 映射的内存？

解决方案 1：

匿名映射可以看作是一个零化的虚拟文件。匿名映射只是可供使用的大型、零填充的内存块。这些映射位于堆之外，因此不会导致数据段碎片。

匿名地图 + 私有地图：

• 每次调用都会创建不同的映射

• 子级继承父级的映射

• 子代对继承映射的写入以写时复制的方式进行

• 使用这种映射的主要目的是分配一个新的零内存

• malloc 采用匿名私有映射来满足大于 MMAP_THRESHOLD 字节的内存分配请求。

通常，MMAP_THRESHOLD 为 128kB。

匿名地图 + 共享地图：

• 每次调用都会创建一个独特的映射，该映射不与任何其他映射共享页面

• 子级继承父级的映射

• 当共享映射的其他人在共享映射上进行写入时， 没有写时复制

• 共享匿名映射允许以类似于 System V 内存段的方式进行 IPC，但仅限于相关进程之间

在 Linux 上，有两种方法可以创建匿名映射：

• 指定 MAP_ANONYMOUS 标志并为 fd 传递 -1

    addr = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0); 
    if (addr == MAP_FAILED)
        exit(EXIT_FAILURE);  

• 打开 /dev/zero 并传递这个打开的 fd

    fd = open("/dev/zero", O_RDWR);   
    addr = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);

（此方法通常用于没有 MAP_ANONYMOUS 标志的系统（如 BSD））

匿名映射的优点：

• 没有虚拟地址空间碎片；取消映射后，内存立即返回给系统

• 它们在分配大小、权限方面是可修改的，它们也可以像普通映射一样接收建议

• 每个分配都是一个独特的映射，与全局堆分开

匿名映射的缺点：

• 每个映射的大小是系统页面大小的整数倍，因此可能导致地址空间的浪费

• 创建和返回映射比从预分配堆产生更多的开销

如果一个包含此类映射的程序派生出一个进程，则子进程将继承该映射。以下程序演示了这种继承：

#ifdef USE_MAP_ANON
#define _BSD_SOURCE
#endif  
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    /*Pointer to shared memory region*/    
    int *addr;   

#ifdef USE_MAP_ANON      /*Use MAP_ANONYMOUS*/           
     addr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);     
     if (addr == MAP_FAILED) {     
         fprintf(stderr, "mmap() failed
");     
         exit(EXIT_FAILURE);
     }      

#else        /*Map /dev/zero*/     
    int fd;    
    fd = open("/dev/zero", O_RDWR);      
    if (fd == -1) {    
        fprintf(stderr, "open() failed
");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }    

    addr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);    
    if (addr == MAP_FAILED) {    
        fprintf(stderr, "mmap() failed
");    
        exit(EXIT_FAILURE);    
    }     

    if (close(fd) == -1) {          /*No longer needed*/    
        fprintf(stderr, "close() failed
");    
        exit(EXIT_FAILURE);    
    }
#endif    
    *addr = 1;      /*Initialize integer in mapped region*/    

    switch(fork()) {        /*Parent and child share mapping*/     
    case -1:    
        fprintf(stderr, "fork() failed
");
        exit(EXIT_FAILURE);    

    case 0:         /*Child: increment shared integer and exit*/     
        printf("Child started, value = %d
", *addr);    
        (*addr)++;    

        if (munmap(addr, sizeof(int)) == -1) {    
            fprintf(stderr, "munmap()() failed
");    
            exit(EXIT_FAILURE);    
        }     
        exit(EXIT_SUCCESS);     

    default:        /*Parent: wait for child to terminate*/      
        if (wait(NULL) == -1) {    
            fprintf(stderr, "wait() failed
");    
            exit(EXIT_FAILURE);      
        }     

        printf("In parent, value = %d
", *addr);         
        if (munmap(addr, sizeof(int)) == -1) {       
            fprintf(stderr, "munmap()() failed
");      
            exit(EXIT_FAILURE);       
        }        
        exit(EXIT_SUCCESS);
}

资料来源：

Linux 编程接口

第 49 章：内存映射，

作者：Michael Kerrisk

Linux系统编程（第3版）

第8章：内存管理，

作者：Robert Love