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 contains other mappings those mappings will
 121 be replaced.
 122 If the specified address cannot otherwise be used,
 123 .Fn mmap
 124 will fail.
 125 If
 126 .Dv MAP_FIXED
 127 is specified,
 128 .Fa addr
 129 must be a multiple of the pagesize.
 130 .It Dv MAP_TRYFIXED
 131 Try to do a fixed mapping but fail if another mapping already exists in
 132 the space instead of overwriting the mapping.
 133 .Pp
 134 When used with MAP_STACK this flag allows one MAP_STACK mapping to be
 135 made within another (typically the master user stack), as long as
 136 no pages have been faulted in the area requested.
 137 .It Dv MAP_HASSEMAPHORE
 138 Notify the kernel that the region may contain semaphores and that special
 139 handling may be necessary.
 140 .It Dv MAP_NOCORE
 141 Region is not included in a core file.
 142 .It Dv MAP_NOSYNC
 143 Causes data dirtied via this VM map to be flushed to physical media
 144 only when necessary (usually by the pager) rather than gratuitously.
 145 Typically this prevents the update daemons from flushing pages dirtied
 146 through such maps and thus allows efficient sharing of memory across
 147 unassociated processes using a file-backed shared memory map.  Without
 148 this option any VM pages you dirty may be flushed to disk every so often
 149 (every 30-60 seconds usually) which can create performance problems if you
 150 do not need that to occur (such as when you are using shared file-backed
 151 mmap regions for IPC purposes).  Note that VM/filesystem coherency is
 152 maintained whether you use
 153 .Dv MAP_NOSYNC
 154 or not.  This option is not portable
 155 across
 156 .Ux
 157 platforms (yet), though some may implement the same behavior
 158 by default.
 159 .Pp
 160 .Em WARNING !
 161 Extending a file with
 162 .Xr ftruncate 2 ,
 163 thus creating a big hole, and then filling the hole by modifying a shared
 164 .Fn mmap
 165 can lead to severe file fragmentation.
 166 In order to avoid such fragmentation you should always pre-allocate the
 167 file's backing store by
 168 .Fn write Ns ing
 169 zero's into the newly extended area prior to modifying the area via your
 170 .Fn mmap .
 171 The fragmentation problem is especially sensitive to
 172 .Dv MAP_NOSYNC
 173 pages, because pages may be flushed to disk in a totally random order.
 174 .Pp
 175 The same applies when using
 176 .Dv MAP_NOSYNC
 177 to implement a file-based shared memory store.
 178 It is recommended that you create the backing store by
 179 .Fn write Ns ing
 180 zero's to the backing file rather than
 181 .Fn ftruncate Ns ing
 182 it.
 183 You can test file fragmentation by observing the KB/t (kilobytes per
 184 transfer) results from an
 185 .Dq Li iostat 1
 186 while reading a large file sequentially, e.g. using
 187 .Dq Li dd if=filename of=/dev/null bs=32k .
 188 .Pp
 189 The
 190 .Xr fsync 2
 191 function will flush all dirty data and metadata associated with a file,
 192 including dirty NOSYNC VM data, to physical media.  The
 193 .Xr sync 8
 194 command and
 195 .Xr sync 2
 196 system call generally do not flush dirty NOSYNC VM data.
 197 The
 198 .Xr msync 2
 199 system call is obsolete since
 200 .Bx
 201 implements a coherent filesystem buffer cache.  However, it may be
 202 used to associate dirty VM pages with filesystem buffers and thus cause
 203 them to be flushed to physical media sooner rather than later.
 204 .It Dv MAP_PRIVATE
 205 Modifications are private.
 206 .It Dv MAP_SHARED
 207 Modifications are shared.
 208 .It Dv MAP_STACK
 209 Map the area as a stack.
 210 .Dv MAP_ANON
 211 is implied.
 212 .Fa Offset
 213 should be 0,
 214 .Fa fd
 215 must be -1, and
 216 .Fa prot
 217 should include at least
 218 .Dv PROT_READ
 219 and
 220 .Dv PROT_WRITE .
 221 This option creates
 222 a memory region that grows to at most
 223 .Fa len
 224 bytes in size, starting from the stack top and growing down.  The
 225 stack top is the starting address returned by the call, plus
 226 .Fa len
 227 bytes.
 228 The bottom of the stack at maximum growth is the starting
 229 address returned by the call.
 230 .Pp
 231 The entire area is reserved from the point of view of other
 232 .Fn mmap
 233 calls, even if not faulted in yet.
 234 .Pp
 235 WARNING.  We currently allow
 236 .Dv MAP_STACK
 237 mappings to provide a hint that points within an existing
 238 .Dv MAP_STACK
 239 mapping's space, and this will succeed as long as no page have been
 240 faulted in the area specified, but this behavior is no longer supported
 241 unless you also specify the
 242 .Dv MAP_TRYFIXED
 243 flag.
 244 .Pp
 245 Note that unless
 246 .Dv MAP_FIXED
 247 or
 248 .Dv MAP_TRYFIXED
 249 is used, you cannot count on the returned address matching the hint
 250 you have provided.
 251 .It Dv MAP_VPAGETABLE
 252 Memory accessed via this map is not linearly mapped and will be governed
 253 by a virtual page table.  The base address of the virtual page table may
 254 be set using
 255 .Xr mcontrol 2
 256 with
 257 .Dv MADV_SETMAP .
 258 Virtual page tables work with anonymous memory but there
 259 is no way to populate the page table so for all intents and purposes
 260 .Dv MAP_VPAGETABLE
 261 can only be used when mapping file descriptors.  Since the kernel will
 262 update the VPTE_M bit in the virtual page table, the mapping must R+W
 263 even though actual access to the memory will be properly governed by
 264 the virtual page table.
 265 .Pp
 266 Addressable backing store is limited by the range supported in the virtual
 267 page table entries.  The kernel may implement a page table abstraction capable
 268 of addressing a larger range within the backing store then could otherwise
 269 be mapped into memory.
 270 .El
 271 .Pp
 272 The
 273 .Xr close 2
 274 function does not unmap pages, see
 275 .Xr munmap 2
 276 for further information.
 277 .Pp
 278 The current design does not allow a process to specify the location of
 279 swap space.
 280 In the future we may define an additional mapping type,
 281 .Dv MAP_SWAP ,
 282 in which
 283 the file descriptor argument specifies a file or device to which swapping
 284 should be done.
 285 .Sh RETURN VALUES
 286 Upon successful completion,
 287 .Fn mmap
 288 returns a pointer to the mapped region.
 289 Otherwise, a value of
 290 .Dv MAP_FAILED
 291 is returned and
 292 .Va errno
 293 is set to indicate the error.
 294 .Sh ERRORS
 295 .Fn Mmap
 296 will fail if:
 297 .Bl -tag -width Er
 298 .It Bq Er EACCES
 299 The flag
 300 .Dv PROT_READ
 301 was specified as part of the
 302 .Fa prot
 303 parameter and
 304 .Fa fd
 305 was not open for reading.
 306 The flags
 307 .Dv MAP_SHARED
 308 and
 309 .Dv PROT_WRITE
 310 were specified as part of the
 311 .Fa flags
 312 and
 313 .Fa prot
 314 parameters and
 315 .Fa fd
 316 was not open for writing.
 317 .It Bq Er EBADF
 318 .Fa fd
 319 is not a valid open file descriptor.
 320 .It Bq Er EINVAL
 321 .Dv MAP_FIXED
 322 was specified and the
 323 .Fa addr
 324 parameter was not page aligned, or part of the desired address space
 325 resides out of the valid address space for a user process.
 326 .It Bq Er EINVAL
 327 .Fa Len
 328 was negative.
 329 .It Bq Er EINVAL
 330 .Dv MAP_ANON
 331 was specified and the
 332 .Fa fd
 333 parameter was not -1.
 334 .It Bq Er EINVAL
 335 .Dv MAP_ANON
 336 has not been specified and
 337 .Fa fd
 338 did not reference a regular or character special file.
 339 .It Bq Er EINVAL
 340 .Fa Offset
 341 was not page-aligned.
 342 (See
 343 .Sx BUGS
 344 below.)
 345 .It Bq Er ENOMEM
 346 .Dv MAP_FIXED
 347 was specified and the
 348 .Fa addr
 349 parameter wasn't available.
 350 .Dv MAP_ANON
 351 was specified and insufficient memory was available.
 352 The system has reached the per-process mmap limit specified in the
 353 .Va vm.max_proc_mmap
 354 sysctl.
 355 .El
 356 .Sh SEE ALSO
 357 .Xr madvise 2 ,
 358 .Xr mincore 2 ,
 359 .Xr mlock 2 ,
 360 .Xr mprotect 2 ,
 361 .Xr msync 2 ,
 362 .Xr munlock 2 ,
 363 .Xr munmap 2 ,
 364 .Xr getpagesize 3
 365 .Sh BUGS
 366 .Fa len
 367 is limited to 2GB.  Mmapping slightly more than 2GB doesn't work, but
 368 it is possible to map a window of size (filesize % 2GB) for file sizes
 369 of slightly less than 2G, 4GB, 6GB and 8GB.
 370 .Pp
 371 The limit is imposed for a variety of reasons.
 372 Most of them have to do
 373 with
 374 .Dx
 375 not wanting to use 64 bit offsets in the VM system due to
 376 the extreme performance penalty.
 377 So
 378 .Dx
 379 uses 32bit page indexes and
 380 this gives
 381 .Dx
 382 a maximum of 8TB filesizes.
 383 It's actually bugs in
 384 the filesystem code that causes the limit to be further restricted to
 385 1TB (loss of precision when doing blockno calculations).
 386 .Pp
 387 Another reason for the 2GB limit is that filesystem metadata can
 388 reside at negative offsets.