Python将文件映射到内存使用mmap.mmap()函数

1、如何将文件映射到内存

        实际案例：

        （1）在访问某些二进制文件时，希望能把文件映射到内存中，可以实现随机访问。(framebuffer设备文件)

        （2）某些嵌入式设备，寄存器被编址到内存地址空间，我们可以映射/dev/mem某范围，去访问这些寄存器。

        （3）如果多个进程映射同一个文件，还能实现进程通信的目的。

        解决方案：

                使用标准库中mmap模块的mmap()函数，它需要一个打开的文件描述作为参数。

2、代码演示

# 使用dd命令创建大小为1M的，每个字节都是0的二进制文件demo.bin
~ % dd if=/dev/zero of=demo.bin bs=1024 count=1024
1024+0 records in
1024+0 records out
1048576 bytes transferred in 0.008838 secs (118644037 bytes/sec)
# 以16进制形式查看这个文件
~ % od -x demo.bin
0000000      0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
*
4000000
# 接下来对这个文件进行映射

import mmap

'''
mmap.mmap函数介绍：
    需要注意对于不同的平台对这个函数使用稍有差别。
    Windows: mmap(fileno, length[, tagname[, access[, offset]]])
    Unix: mmap(fileno, length[, flags[, prot[, access[, offset]]]])
    fileno为文件描述符，并不是一个文件对象，文件描述符是由系统调用的open函数得到的，
    系统调用的open函数在os.open()，也可以使用python的open函数
    offset为指定映射区域，必须以页对齐的
'''

# b为二进制模式，r+为读写权限
f = open('demo.bin', 'r+b')
# 得到文件描述符
print(f.fileno())
# 做映射，映射区域长度为0映射整个文件，访问权限写
mn = mmap.mmap(f.fileno(), 0, access=mmap.ACCESS_WRITE)
# m为mmap对象类似于数组一样的操作
print(type(mn))
print(mn[0])
print(mn[10:20])
# 对文件进行写操作
mn[0] = 88
# 字符串长度和切片长度保持一致
mn[4:8] = b'\xff' * 4
# 设置offset跳过4个页，并且映射8个页
mn2 = mmap.mmap(f.fileno(), mmap.PAGESIZE * 8, access=mmap.ACCESS_WRITE, 
offset=mmap.PAGESIZE * 4)
# 对切片进行修改
mn2[:0x1000] = b'\xaa' * 0x1000

修改文件映射内存的内容并查看
# 修改映射地址内容
# 查看[0]、[4:8]和[:0x1000]内容修改
 ~ % od -x demo.bin
0000000      0058    0000    ffff    ffff    0000    0000    0000    0000
0000020      0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
*
0040000      aaaa    aaaa    aaaa    aaaa    aaaa    aaaa    aaaa    aaaa
*
0050000      0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000    0000
*
4000000