面试题：C语言mmap应用场景及优化

Question

列举至少三种C语言中mmap函数适用的实际应用场景，并阐述在这些场景下，如何通过优化mmap的使用来提高系统性能，例如在文件读写频繁的场景下该如何做？

Answer 1

适用场景

1. 文件读写频繁场景：比如日志文件处理、数据库文件操作等。mmap将文件映射到内存，进程可像访问内存一样读写文件，减少系统调用开销。
2. 进程间通信（IPC）场景：多个进程可映射同一个文件到各自内存空间，实现数据共享，如共享内存数据库。
3. 动态加载模块场景：在动态链接库（DLL）加载中，mmap可将库文件映射到进程地址空间，实现动态加载。

性能优化

1. 文件读写频繁场景：
   • 预读优化：提前通过系统调用（如posix_fadvise）设置文件预读提示，让系统提前将文件数据读入缓存，减少实际访问时的I/O等待。
   • 合理设置映射大小：根据实际读写数据量，设置合适的映射区域大小，避免映射过大浪费内存或过小频繁重新映射。
   • 减少不必要的同步：在只进行读操作时，可使用MAP_PRIVATE映射方式，减少数据回写磁盘的同步开销。如果是读写操作，可批量处理数据后再同步，减少同步次数。
2. 进程间通信场景：
   • 内存对齐：确保共享数据结构在内存中按合适的字节边界对齐，提高内存访问效率。
   • 使用同步机制：合理使用信号量、互斥锁等同步机制，避免多进程同时访问共享区域造成数据冲突，影响性能。
3. 动态加载模块场景：
   • 延迟绑定：对于模块中的函数调用，采用延迟绑定方式，只有在实际调用函数时才进行地址解析和绑定，减少模块加载时的开销。
   • 缓存已加载模块：对于频繁使用的动态模块，可进行缓存，避免重复加载。