메모리 매핑 파일 (Memory Mapped Files)

메모리-매핑된 페이지 구현하는게 목적이다

메모리-매핑된 페이지는 파일-백드(file-backed) 매핑으로 익명(anonymous) 페이지와 다르다

페이지 폴트 발생 시, 물리 프레임 즉시 할당 후 파일에서 메모리로 내용 복사해야한다

페이지의 내용은 기존 파일의 데이터를 그대로 반영한다

메모리-매핑된 페이지가 언매핑되거나 스왑 아웃될 때는, 내용의 변경사항이 파일에 반영되어야 한다

mmap과 munmap 시스템 콜

메모리-매핑 파일을 위해 mmap과 munmap을 구현해야 한다

VM 시스템은 mmap 영역의 페이지들을 지연로딩 해야 하고 mmap된 파일 자체를 사용해야 한다
(스왑 공간 X 원본도 쓰는 것도 전부 mmap된 파일에서)

이를 위해 vm/file.c에 do_mmap하고 do_munmap을 구현해서 쓰라고 한다

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

fd로 열린 파일의 offset부터 length까지 바이트를 addr에 매핑한다

파일 전체는 addr부터 쭉 매핑된다

매핑 페이지의 일부 바이트가 파일 끝을 넘어 나올때가 있는데 이들은 페이지가 폴트로 적재될 때 0으로 채워야하며, 디스크로 다시 기록될때 버려야 한다

쉽게 말해 파일 내용보다 페이지가 커서 남는 부분 처리하는 방법이다

성공 시 매핑된 가상 주소 반환하고 실패시 NULL 반환하면 된다

mmap 호출이 실패하는 경우는

일때 실패해야 한다

콘솔 입출력 fd는 당연히 매핑할 수 없다

메모리-매핑된 페이지도 익명 페이지와 마찬가지로 지연 할당되어야 한다. 페이지 객체를 만들기 위해 vm_alloc_page_with_initializer 또는 vm_alloc_page를 사용가능하다

void munmap (void *addr);

addr은 mmap성공한 가상 주소여야 한다

매핑 해제하면 된다

프로세스가 종료되면 암묵적으로 모든 매핑 언매핑해야한다

언매핑 할 때에 프로세스가 작성한 페이지들은 파일에 다시 기록되어야 하며, 작성되지 않은 페이지들은 기록되면 안 된다

그 후 해당 페이지들은 프로세스의 가상 페이지 목록에서 제거된다

파일을 닫거나 제거하더라도 파일의 매핑은 해제되지 않는다

한 번 생성된 매핑은 munmap이 호출되거나 프로세스가 종료될 때까지 유효하다

이를 위해 독립적 파일 참조가 필요하니 file_reopen 함수를 사용해야한다

vm_file_init하고 vm_file_initializer도 수정할 수 있다

void vm_file_init (void);

파일-백드 페이지 서브시스템을 초기화해준다

대충 전역변수, 자료구조 등 초기화 해주는 듯하다

bool file_backed_initializer (struct page *page, enum vm_type type, void *kva);

파일-백드 페이지를 초기화한다

page->operations에 파일-백드 페이지용 핸들러들을 설정한다

또한 페이지를 백업하는 파일 등, page 구조체의 필요한 정보를 갱신할 수 있다

static void file_backed_destroy (struct page *page);

연결된 파일을 닫아 파일-백드 페이지를 파괴

건드려졌다면 이를 파일에 기록해놓아야 한다

page 구조체 자체는 호출자가 처리해야 한다