Linux C 文件内存映射

这次再次讨论文件的操作，只是对象换成了大型文件。

之所以讨论大型文件，是因为无论当今的热点“大数据处理”，还是老牌的搜索引擎，都会涉及到大型文件的处理效率。

比如前一张我们生成了50000行的日志，那么如果是300万行，甚至更多的时候，我们前一张提到的函数是否还能达到我们能够接受的效率呢。

统计日志行数，分别用LinuxAPI， C标准库实现，可以看到直接调用API，耗时72秒，用C标准库用时20，因为标准库使用了缓存，所以速度上快了三倍。

当我们换成最后一种方法的时候，文件内存映射，速度再次提高了一个级别，不到1秒。相当惊艳的成绩。

 

头文件：<sys/mman.h>

void *mmap( void *addr, size_t length, int prot, int flag, int fd, off_t offset );

第一个参数addr，表示自己制定的映射后的内存地址，一般不指定，除非你想制定确定的内存地址。

第二个参数，内存映射的大小，这里传入的是文件的大小，因为文件不是很大，所以全部大小，如果文件太大，可以分次分批映射。

第三个参数代表权限，PROT_READ/ PROT_WRITE/ PROT_EXEC

第四个参数flag, 代表映射的方式，MAP_PRIVATE / MAP_SHARED 这个参数主要是多个进程映射时使用，主要是对写入进行保护。PRIVATE代表自己又自己的备份。

最后一个参数代表文件的便宜，和第二个参数搭配使用可以分阶段映射大文件。

 

文件映射之所以快，是因为采用了系统中的虚拟内存技术。我们的内存一般都比硬盘小，当内存不足的时候，系统会使用硬盘来做交换分区，对页进行换入换出。虚拟内存既然可以使用硬盘来作为内存的备份，这就为文件映射提供了很好的实现方式。只需要把文件本身当作我们的交换分区，那么随时通过交换分区的算法（页中断算法）靠硬件来完成对文件的读取操作。

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <fcntl.h>
/*
[chenndao@localhost log]$ gcc -o logreadapi logreadapi.c
[chenndao@localhost log]$ ./logreadapi 3000000.txt
Finished, total 3000000 lines
Cost time: 72 sec
[chenndao@localhost log]$ 
*/
int main( int argc, char *argv[] )
{
  //Caculate how many lines in the log file.
  if ( argc != 2 )
    {
      printf("usage: 
 readlog log.txt
");
      return 0;
    }
  int lineNum = 0;
  char buff[256] = { 0 };
  time_t timeStart = time( NULL );
  char *data = NULL;
  int fd = open( argv[1], O_RDONLY );
  if ( fd > 0 )
    {
      int len = 0;
      do
 {
   len = read( fd, buff, 256 );
   if ( len > 0 )
     {
       int i = 0;
       for( ; i<len; i++)
  {
    if ( buff[i] == "
" )
      {
        lineNum++;
      }
  }
     }
 }
      while ( len > 0 );
      printf("Finished, total %d lines
", lineNum);
      printf("Cost time: %d sec
", time(NULL)-timeStart);
    }
  else
    {
      printf("Open file %s error
", argv[1]);
    }
return 1;
}

#include <stdio.h>
#include <time.h>
/*
[chenndao@localhost log]$ ./logread 3000000.txt
Finished, total 3000000 lines
Cost time: 20 sec
*/
int main( int argc, char *argv[] )
{
  //Caculate how many lines in the log file.
  if ( argc != 2 )
    {
      printf("usage: 
 readlog log.txt
");
      return 0;
    }
  int lineNum = 0;
  char buff[256] = { 0 };
  time_t timeStart = time( NULL );
  char *data = NULL;
  FILE *fd = fopen( argv[1], "r" );
  if ( fd != NULL )
    {
      int len = 0;
      do
 {
   data = fgets( buff, 256, fd );
   if ( data != NULL )
     {
       int i = 0;
       for( ; i<256; i++)
  {
    if ( buff[i] == "
" )
      {
        lineNum++;
        break;
      }
  }
     }
 }
      while ( data );
      printf("Finished, total %d lines
", lineNum);
      printf("Cost time: %d sec
", time(NULL)-timeStart);
    }
  else
    {
      printf("Open file %s error
", argv[1]);
    }
return 1;
}

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <time.h>
#include <sys/mman.h>

/*
[chenndao@localhost log]$ ./maplogread 3000000.txt
Finished, total lines is 3000000 
total costed time 0 sec
[chenndao@localhost log]$ ./maplogread 3000000.txt
Finished, total lines is 3000000 
total costed time 1 secs
*/

int main( int argc, char *argv[] )
{
  if ( argc != 2 )
    {
      printf("usage: 
 maplogread 50000.txt
");
      return 0;
    }
  
  char *memory = NULL;
  int file_length = 0;
  char *start_address = 0;
  int line_num = 0;
  int time_start = time(NULL);
  int fd = open( argv[1], O_RDONLY );
  if ( fd > 0 )
    {
      file_length = lseek(fd, 1, SEEK_END);
      memory = mmap( start_address, file_length, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0 );

      int i=0;
      for ( ; i<file_length; i++ )
	{
	  if ( memory[i] == "
" )
	    {
	      ++line_num;
	    }
	}
      close( fd );
      munmap( memory, file_length );
      printf("Finished, total lines is %d 
", line_num);
      printf("total costed time %d sec
", time(NULL) - time_start);
    }
  return 0;
}