lib/libc/sys/mmap.2

   1 .\" Copyright (c) 1991, 1993
   2 .\"     The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   3 .\"
   4 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
   6 .\" are met:
   7 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   8 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
   9 .\" 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  10 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  11 .\"    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  12 .\" 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  13 .\"    must display the following acknowledgement:
  14 .\"     This product includes software developed by the University of
  15 .\"     California, Berkeley and its contributors.
  16 .\" 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  17 .\"    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18 .\"    without specific prior written permission.
  19 .\"
  20 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  21 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23 .\" ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  24 .\" FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30 .\" SUCH DAMAGE.
  31 .\"
  32 .\"     @(#)mmap.2      8.4 (Berkeley) 5/11/95
  33 .\" $FreeBSD: src/lib/libc/sys/mmap.2,v 1.22.2.12 2002/02/27 03:40:13 dd Exp $
  34 .\" $DragonFly: src/lib/libc/sys/mmap.2,v 1.9 2007/05/17 08:19:00 swildner Exp $
  35 .\"
  36 .Dd December 11, 2006
  37 .Dt MMAP 2
  38 .Os
  39 .Sh NAME
  40 .Nm mmap
  41 .Nd allocate memory, or map files or devices into memory
  42 .Sh LIBRARY
  43 .Lb libc
  44 .Sh SYNOPSIS
  45 .In sys/types.h
  46 .In sys/mman.h
  47 .Ft void *
  48 .Fn mmap "void *addr" "size_t len" "int prot" "int flags" "int fd" "off_t offset"
  49 .Sh DESCRIPTION
  50 The
  51 .Fn mmap
  52 function causes the pages starting at
  53 .Fa addr
  54 and continuing for at most
  55 .Fa len
  56 bytes to be mapped from the object described by
  57 .Fa fd ,
  58 starting at byte offset
  59 .Fa offset .
  60 If
  61 .Fa len
  62 is not a multiple of the pagesize, the mapped region may extend past the
  63 specified range.
  64 Any such extension beyond the end of the mapped object will be zero-filled.
  65 .Pp
  66 If
  67 .Fa addr
  68 is non-zero, it is used as a hint to the system.
  69 (As a convenience to the system, the actual address of the region may differ
  70 from the address supplied.)
  71 If
  72 .Fa addr
  73 is zero, an address will be selected by the system.
  74 The actual starting address of the region is returned.
  75 A successful
  76 .Fa mmap
  77 deletes any previous mapping in the allocated address range.
  78 .Pp
  79 The protections (region accessibility) are specified in the
  80 .Fa prot
  81 argument by
  82 .Em or Ns 'ing
  83 the following values:
  84 .Pp
  85 .Bl -tag -width PROT_WRITE -compact
  86 .It Dv PROT_NONE
  87 Pages may not be accessed.
  88 .It Dv PROT_READ
  89 Pages may be read.
  90 .It Dv PROT_WRITE
  91 Pages may be written.
  92 .It Dv PROT_EXEC
  93 Pages may be executed.
  94 .El
  95 .Pp
  96 The
  97 .Fa flags
  98 parameter specifies the type of the mapped object, mapping options and
  99 whether modifications made to the mapped copy of the page are private
 100 to the process or are to be shared with other references.
 101 Sharing, mapping type and options are specified in the
 102 .Fa flags
 103 argument by
 104 .Em or Ns 'ing
 105 the following values:
 106 .Bl -tag -width MAP_HASSEMAPHORE
 107 .It Dv MAP_ANON
 108 Map anonymous memory not associated with any specific file.
 109 The file descriptor used for creating
 110 .Dv MAP_ANON
 111 must be \-1.
 112 The
 113 .Fa offset
 114 parameter is ignored.
 115 .\".It Dv MAP_FILE
 116 .\"Mapped from a regular file or character-special device memory.
 117 .It Dv MAP_FIXED
 118 Do not permit the system to select a different address than the one
 119 specified.
 120 If the specified address cannot be used,
 121 .Fn mmap
 122 will fail.
 123 If
 124 .Dv MAP_FIXED
 125 is specified,
 126 .Fa addr
 127 must be a multiple of the pagesize.
 128 Use of this option is discouraged.
 129 .It Dv MAP_HASSEMAPHORE
 130 Notify the kernel that the region may contain semaphores and that special
 131 handling may be necessary.
 132 .It Dv MAP_NOCORE
 133 Region is not included in a core file.
 134 .It Dv MAP_NOSYNC
 135 Causes data dirtied via this VM map to be flushed to physical media
 136 only when necessary (usually by the pager) rather than gratuitously.
 137 Typically this prevents the update daemons from flushing pages dirtied
 138 through such maps and thus allows efficient sharing of memory across
 139 unassociated processes using a file-backed shared memory map.  Without
 140 this option any VM pages you dirty may be flushed to disk every so often
 141 (every 30-60 seconds usually) which can create performance problems if you
 142 do not need that to occur (such as when you are using shared file-backed
 143 mmap regions for IPC purposes).  Note that VM/filesystem coherency is
 144 maintained whether you use
 145 .Dv MAP_NOSYNC
 146 or not.  This option is not portable
 147 across
 148 .Ux
 149 platforms (yet), though some may implement the same behavior
 150 by default.
 151 .Pp
 152 .Em WARNING !
 153 Extending a file with
 154 .Xr ftruncate 2 ,
 155 thus creating a big hole, and then filling the hole by modifying a shared
 156 .Fn mmap
 157 can lead to severe file fragmentation.
 158 In order to avoid such fragmentation you should always pre-allocate the
 159 file's backing store by
 160 .Fn write Ns ing
 161 zero's into the newly extended area prior to modifying the area via your
 162 .Fn mmap .
 163 The fragmentation problem is especially sensitive to
 164 .Dv MAP_NOSYNC
 165 pages, because pages may be flushed to disk in a totally random order.
 166 .Pp
 167 The same applies when using
 168 .Dv MAP_NOSYNC
 169 to implement a file-based shared memory store.
 170 It is recommended that you create the backing store by
 171 .Fn write Ns ing
 172 zero's to the backing file rather than
 173 .Fn ftruncate Ns ing
 174 it.
 175 You can test file fragmentation by observing the KB/t (kilobytes per
 176 transfer) results from an
 177 .Dq Li iostat 1
 178 while reading a large file sequentially, e.g. using
 179 .Dq Li dd if=filename of=/dev/null bs=32k .
 180 .Pp
 181 The
 182 .Xr fsync 2
 183 function will flush all dirty data and metadata associated with a file,
 184 including dirty NOSYNC VM data, to physical media.  The
 185 .Xr sync 8
 186 command and
 187 .Xr sync 2
 188 system call generally do not flush dirty NOSYNC VM data.
 189 The
 190 .Xr msync 2
 191 system call is obsolete since
 192 .Bx
 193 implements a coherent filesystem buffer cache.  However, it may be
 194 used to associate dirty VM pages with filesystem buffers and thus cause
 195 them to be flushed to physical media sooner rather than later.
 196 .It Dv MAP_PRIVATE
 197 Modifications are private.
 198 .It Dv MAP_SHARED
 199 Modifications are shared.
 200 .It Dv MAP_STACK
 201 This option is only available if your system has been compiled with
 202 .Dv VM_STACK
 203 defined when compiling the kernel.
 204 This is the default for
 205 i386 only.
 206 Consider adding
 207 .Li -DVM_STACK
 208 to
 209 .Va COPTFLAGS
 210 in your
 211 .Pa /etc/make.conf
 212 to enable this option for other architectures.
 213 .Dv MAP_STACK
 214 implies
 215 .Dv MAP_ANON ,
 216 and
 217 .Fa offset
 218 of 0.
 219 .Fa fd
 220 must be -1 and
 221 .Fa prot
 222 must include at least
 223 .Dv PROT_READ
 224 and
 225 .Dv PROT_WRITE .
 226 This option creates
 227 a memory region that grows to at most
 228 .Fa len
 229 bytes in size, starting from the stack top and growing down.  The
 230 stack top is the starting address returned by the call, plus
 231 .Fa len
 232 bytes.  The bottom of the stack at maximum growth is the starting
 233 address returned by the call.
 234 .It Dv MAP_VPAGETABLE
 235 Memory accessed via this map is not linearly mapped and will be governed
 236 by a virtual page table.  The base address of the virtual page table may
 237 be set using
 238 .Xr mcontrol 2
 239 with
 240 .Dv MADV_SETMAP .
 241 Virtual page tables work with anonymous memory but there
 242 is no way to populate the page table so for all intents and purposes
 243 .Dv MAP_VPAGETABLE
 244 can only be used when mapping file descriptors.  Since the kernel will
 245 update the VPTE_M bit in the virtual page table, the mapping must R+W
 246 even though actual access to the memory will be properly governed by
 247 the virtual page table.
 248 .Pp
 249 Addressable backing store is limited by the range supported in the virtual
 250 page table entries.  The kernel may implement a page table abstraction capable
 251 of addressing a larger range within the backing store then could otherwise
 252 be mapped into memory.
 253 .El
 254 .Pp
 255 The
 256 .Xr close 2
 257 function does not unmap pages, see
 258 .Xr munmap 2
 259 for further information.
 260 .Pp
 261 The current design does not allow a process to specify the location of
 262 swap space.
 263 In the future we may define an additional mapping type,
 264 .Dv MAP_SWAP ,
 265 in which
 266 the file descriptor argument specifies a file or device to which swapping
 267 should be done.
 268 .Sh RETURN VALUES
 269 Upon successful completion,
 270 .Fn mmap
 271 returns a pointer to the mapped region.
 272 Otherwise, a value of
 273 .Dv MAP_FAILED
 274 is returned and
 275 .Va errno
 276 is set to indicate the error.
 277 .Sh ERRORS
 278 .Fn Mmap
 279 will fail if:
 280 .Bl -tag -width Er
 281 .It Bq Er EACCES
 282 The flag
 283 .Dv PROT_READ
 284 was specified as part of the
 285 .Fa prot
 286 parameter and
 287 .Fa fd
 288 was not open for reading.
 289 The flags
 290 .Dv MAP_SHARED
 291 and
 292 .Dv PROT_WRITE
 293 were specified as part of the
 294 .Fa flags
 295 and
 296 .Fa prot
 297 parameters and
 298 .Fa fd
 299 was not open for writing.
 300 .It Bq Er EBADF
 301 .Fa fd
 302 is not a valid open file descriptor.
 303 .It Bq Er EINVAL
 304 .Dv MAP_FIXED
 305 was specified and the
 306 .Fa addr
 307 parameter was not page aligned, or part of the desired address space
 308 resides out of the valid address space for a user process.
 309 .It Bq Er EINVAL
 310 .Fa Len
 311 was negative.
 312 .It Bq Er EINVAL
 313 .Dv MAP_ANON
 314 was specified and the
 315 .Fa fd
 316 parameter was not -1.
 317 .It Bq Er EINVAL
 318 .Dv MAP_ANON
 319 has not been specified and
 320 .Fa fd
 321 did not reference a regular or character special file.
 322 .It Bq Er EINVAL
 323 .Fa Offset
 324 was not page-aligned.
 325 (See
 326 .Sx BUGS
 327 below.)
 328 .It Bq Er ENOMEM
 329 .Dv MAP_FIXED
 330 was specified and the
 331 .Fa addr
 332 parameter wasn't available.
 333 .Dv MAP_ANON
 334 was specified and insufficient memory was available.
 335 The system has reached the per-process mmap limit specified in the
 336 .Va vm.max_proc_mmap
 337 sysctl.
 338 .El
 339 .Sh SEE ALSO
 340 .Xr madvise 2 ,
 341 .Xr mincore 2 ,
 342 .Xr mlock 2 ,
 343 .Xr mprotect 2 ,
 344 .Xr msync 2 ,
 345 .Xr munlock 2 ,
 346 .Xr munmap 2 ,
 347 .Xr getpagesize 3
 348 .Sh BUGS
 349 .Fa len
 350 is limited to 2GB.  Mmapping slightly more than 2GB doesn't work, but
 351 it is possible to map a window of size (filesize % 2GB) for file sizes
 352 of slightly less than 2G, 4GB, 6GB and 8GB.
 353 .Pp
 354 The limit is imposed for a variety of reasons.
 355 Most of them have to do
 356 with
 357 .Dx
 358 not wanting to use 64 bit offsets in the VM system due to
 359 the extreme performance penalty.
 360 So
 361 .Dx
 362 uses 32bit page indexes and
 363 this gives
 364 .Dx
 365 a maximum of 8TB filesizes.
 366 It's actually bugs in
 367 the filesystem code that causes the limit to be further restricted to
 368 1TB (loss of precision when doing blockno calculations).
 369 .Pp
 370 Another reason for the 2GB limit is that filesystem metadata can
 371 reside at negative offsets.