Welche Methoden gibt es, um Linux-Dateizuordnungen anzuzeigen?

1. Definition der Dateizuordnung

Dateizuordnung ist ein Mechanismus, der Dateien auf der Festplatte dem virtuellen Speicherraum eines Prozesses zuordnet.

Auf diese Weise kann der Prozess Dateien direkt über die Speicheradresse lesen und schreiben, ohne dass regelmäßige Systemaufrufe wie Lesen und Schreiben erforderlich sind.

Bei der Dateizuordnung verwenden wir den Linux-Mechanismus, um die Datei und den virtuellen Speicher des Prozesses zu verbinden, sodass der Prozess Dateidaten direkt im Speicher lesen und schreiben kann, ohne direkt auf die Festplatte zuzugreifen. Dieser Mechanismus bietet eine effizientere Dateizugriffsmethode und vereinfacht auch den Dateioperationsprozess.

Dateizuordnung wird oft als Speicherzuordnung bezeichnet. Die beiden sind normalerweise gleich. Die Speicherzuordnung umfasst die Vorgänge der Zuordnung von Dateien zum Speicher und der Zuordnung anonymen Speichers zum Prozessadressraum.

Dateizuordnung ist ein Sonderfall der Speicherzuordnung.

2. So zeigen Sie die Dateizuordnung an [zwei Methoden]

Methode 1: Verwenden Sie das Pmap-Tool

Sehen Sie sich die Dateizuordnungsinformationen des entsprechenden Prozesses an

$ pmap -X 12345#查看指定PID的文件映射信息
12345: ./example
0000555555554000100K r-x-- example
00005555556730004K r---- example
00005555556740004K rw--- example
00007ffff7de0000 1360K r-x-- libc-2.31.so
...
mapped: 1448Kwriteable/private: 8Kshared: 0K

• Jede Zeile stellt einen im Speicher abgebildeten Bereich dar.
• Adressbereich, Berechtigungen, Zuordnungstyp, Dateipfad und andere Informationen.
• „mapped“ stellt die Gesamtgröße der Karte dar, „writeable/private“ stellt die beschreibbare und private Größe dar und „shared“ stellt die gemeinsam genutzte Größe dar.

Methode 2: Verwenden Sie cat, um die Dateizuordnungsdatei anzuzeigen

Verwenden Sie den Befehl cat /proc/PID/maps, um die Speicherzuordnung des Prozesses anzuzeigen.

Jede Zeile stellt einen Speicherbereich dar, das Format ist wie folgt:

address perms offsetdev inodepathname
00400000-0040b000 r-xp 00000000 08:01 1167685/usr/bin/cat
0060a000-0060b000 r--p 0000a000 08:01 1167685/usr/bin/cat
0060b000-0060c000 rw-p 0000b000 08:01 1167685/usr/bin/cat

• Adresse: Der zugeordnete Adressbereich des virtuellen Speichers.
• perms: Berechtigungen, einschließlich Lesen (r), Schreiben (w), Ausführen (x) usw.
• Offset: Der Offset des zugeordneten Bereichs in der Datei.
• dev: Gerätenummer.
• inode: Die Knotennummer der Datei im Dateisystem.
• Pfadname: zugeordneter Dateipfad oder anonyme Zuordnung.

3. So verwenden Sie die Dateizuordnung unter Linux

Jetzt demonstrieren wir anhand eines Beispiels, wie Sie mithilfe der Dateizuordnung eine Datei im Speicher abbilden, dann den Inhalt im Speicher ändern und schließlich die Zuordnung des Speichers aufheben.

example.c-Datei

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

int main() {
const char *file_path = "example.txt";
const size_t file_size = 4096;

int fd = open(file_path, O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
if (fd == -1) {
perror("open");
exit(EXIT_FAILURE);
}

if (ftruncate(fd, file_size) == -1) {
perror("ftruncate");
close(fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}

// Create a memory-mapped region
void *addr = mmap(NULL, file_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (addr == MAP_FAILED) {
perror("mmap");
close(fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}

// Now 'addr' points to the beginning of the file in memory
// 现在addr表示文件在进程的内存空间代表区域的起始位置
// Write a message to the memory-mapped file
// 向映射文件写入一句消息。
const char *message = "Hello, Memory Mapping!n";
strncpy(addr, message, strlen(message));

printf("Press Enter to exit...n");
getchar();// Wait for user to press Enter

// Unmap the memory region解除文件和内存区域的映射关系
if (munmap(addr, file_size) == -1) {
perror("munmap");
close(fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}

// Close the file descriptor
close(fd);

return 0;
}

Kompilieren und ausführen:

$ ls
example.c
$ gcc example.c -o example
$ ./example
Press Enter to exit...

Zeigen Sie die Dateizuordnungsinformationen eines Prozesses an:

$ ps aux|grep example
codersong 15245420.00.0 27761152 pts/0S+ 19:23 0:00 ./example
codersong 15245470.00.0121882432 pts/2S+ 19:23 0:00 grep --color=auto example
$ pmap -X 1524542
1524542: ./example
地址 Perm 偏移量 设备 Inode SizeRss Pss Pss_Dirty Referenced Anonymous LazyFree ShmemPmdMapped FilePmdMapped Shared_Hugetlb Private_Hugetlb Swap SwapPss Locked THPeligible Mapping
557b482c3000 r--p0000000008:03 712405144 4 04 000 00 00 00 0 example
557b482c4000 r-xp0000100008:03 712405144 4 04 000 00 00 00 0 example
557b482c5000 r--p0000200008:03 712405144 4 04 000 00 00 00 0 example
557b482c6000 r--p0000200008:03 712405144 4 44 400 00 00 00 0 example
557b482c7000 rw-p0000300008:03 712405144 4 44 400 00 00 00 0 example
557b48e9e000 rw-p0000000000:00 01324 4 44 400 00 00 00 0 [heap]
7f8fe5600000 r--p0000000008:03264612160160 7 0160 000 00 00 00 0 libc.so.6
7f8fe5628000 r-xp0002800008:03264612 162078824 0788 000 00 00 00 0 libc.so.6
7f8fe57bd000 r--p001bd00008:03264612352 64 1 0 64 000 00 00 00 0 libc.so.6
7f8fe5815000 r--p0021400008:03264612 16 161616 161600 00 00 00 0 libc.so.6
7f8fe5819000 rw-p0021800008:0326461288 8 88 800 00 00 00 0 libc.so.6
7f8fe581b000 rw-p0000000000:00 0 52 202020 202000 00 00 00 0
7f8fe58f6000 rw-p0000000000:00 0 128 8 88 800 00 00 00 0
7f8fe5908000 rw-p0000000000:00 084 4 44 400 00 00 00 0
7f8fe590a000 r--p0000000008:0326460088 0 08 000 00 00 00 0 ld-linux-x86-64.so.2
7f8fe590c000 r-xp0000200008:03264600168168 7 0168 000 00 00 00 0 ld-linux-x86-64.so.2
7f8fe5936000 r--p0002c00008:03264600 44 40 1 0 40 000 00 00 00 0 ld-linux-x86-64.so.2
7f8fe5941000 rw-s0000000008:03 712405244 4 04 000 00 00 00 0 example.txt
7f8fe5942000 r--p0003700008:0326460088 8 88 800 00 00 00 0 ld-linux-x86-64.so.2
7f8fe5944000 rw-p0003900008:0326460088 8 88 800 00 00 00 0 ld-linux-x86-64.so.2
7ffef93f2000 rw-p0000000000:00 0132 121212 121200 00 00 00 0 [stack]
7ffef9485000 r--p0000000000:00 0 160 0 00 000 00 00 00 0 [vvar]
7ffef9489000 r-xp0000000000:00 084 0 04 000 00 00 00 0 [vdso]
ffffffffff600000 --xp0000000000:00 040 0 00 000 00 00 00 0 [vsyscall]
 ==== ==== === ========= ========== ========= ======== ============== ============= ============== =============== ==== ======= ====== ===========
 2780 1344 15296 13449600 00 00 00 0 KB
$
$
$ cat /proc/1524542/maps
557b482c3000-557b482c4000 r--p 00000000 08:03 7124051/home/codersong/zhengshihong/example
557b482c4000-557b482c5000 r-xp 00001000 08:03 7124051/home/codersong/zhengshihong/example
557b482c5000-557b482c6000 r--p 00002000 08:03 7124051/home/codersong/zhengshihong/example
557b482c6000-557b482c7000 r--p 00002000 08:03 7124051/home/codersong/zhengshihong/example
557b482c7000-557b482c8000 rw-p 00003000 08:03 7124051/home/codersong/zhengshihong/example
557b48e9e000-557b48ebf000 rw-p 00000000 00:00 0[heap]
7f8fe5600000-7f8fe5628000 r--p 00000000 08:03 264612 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7f8fe5628000-7f8fe57bd000 r-xp 00028000 08:03 264612 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7f8fe57bd000-7f8fe5815000 r--p 001bd000 08:03 264612 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7f8fe5815000-7f8fe5819000 r--p 00214000 08:03 264612 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7f8fe5819000-7f8fe581b000 rw-p 00218000 08:03 264612 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
7f8fe581b000-7f8fe5828000 rw-p 00000000 00:00 0
7f8fe58f6000-7f8fe58f9000 rw-p 00000000 00:00 0
7f8fe5908000-7f8fe590a000 rw-p 00000000 00:00 0
7f8fe590a000-7f8fe590c000 r--p 00000000 08:03 264600 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7f8fe590c000-7f8fe5936000 r-xp 00002000 08:03 264600 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7f8fe5936000-7f8fe5941000 r--p 0002c000 08:03 264600 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7f8fe5941000-7f8fe5942000 rw-s 00000000 08:03 7124052/home/byzoro/zhengshihong/example.txt
7f8fe5942000-7f8fe5944000 r--p 00037000 08:03 264600 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7f8fe5944000-7f8fe5946000 rw-p 00039000 08:03 264600 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-linux-x86-64.so.2
7ffef93f2000-7ffef9413000 rw-p 00000000 00:00 0[stack]
7ffef9485000-7ffef9489000 r--p 00000000 00:00 0[vvar]
7ffef9489000-7ffef948b000 r-xp 00000000 00:00 0[vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 --xp 00000000 00:00 0[vsyscall]

Drücken Sie nun ctrl+C, um das Beispielprogramm zu verlassen und den Inhalt der Datei example.txt anzuzeigen:

$ cat example.txt
Hello, Memory Mapping!

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