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MREMAP(2) Linux-Programmierhandbuch MREMAP(2)

mremap - eine virtuelle Speicheradresse neu mappen

#define _GNU_SOURCE         /* siehe feature_test_macros(7) */
#include <sys/mman.h>
void *mremap(void *old_address, size_t old_size,
             size_t new_size, int flags, … /* void *new_address */);

mremap() erweitert (oder verkleinert) ein bestehendes Speicher-Mapping, potenziell durch gleichzeitiges Verschieben (bestimmt durch das Argument flags und den zur Verfügung stehenden virtuellen Speicherplatz).

old_address ist die alte Adresse des virtuellen Speicherblocks, den man vergrößern (oder verkleinern) möchte. Beachten Sie, dass old_address an den Speicherseiten ausgerichtet sein muss. old_size ist die alte Größe des virtuellen Speicherblocks. new_size ist die angeforderte Größe des virtuellen Speicherblocks nach der Größenänderung. Optional kann ein fünftes Argument, new_address angegeben werden; siehe die folgende Beschreibung von MREMAP_FIXED.

Falls der Wert von old_size Null ist und sich old_address auf ein gemeinsam benutzbares Mapping bezieht (siehe mmap(2) MAP_SHARED), dann wird mremap() ein neues Mapping der gleichen Seiten erstellen. new_size wird die Größe des neuen Mappings sein und der Ort des neuen Mappings kann mit new_address festgelegt werden, siehe die nachfolgende Beschreibung von MREMAP_FIXED. Falls mittels dieser Methode ein neues Mapping angefordert wird, dann muss der Schalter MREMAP_MAYMOVE angegeben werden.

Das Bitmasken-Argument flags kann 0 sein oder die folgenden Schalter enthalten:

MREMAP_MAYMOVE
Per Voreinstellung schlägt mremap() fehl, wenn an der aktuellen Position nicht ausreichend Platz vorhanden ist, um ein Mapping zu vergrößern. Wird dieser Schalter angegeben, darf der Kernel das Speicher-Mapping an eine neue virtuelle Adresse verlegen, falls das erforderlich ist. Wenn das Mapping verlegt wurde, werden absolute Zeiger zum Ort des alten Mappings ungültig. (Es sollten Offsets relativ zur Anfangsadresse des Mappings verwendet werden.)
MREMAP_FIXED (seit Linux 2.3.31)
Dieser Schalter dient einem ähnlichen Zweck wie der Schalter MAP_FIXED von mmap(2). Wenn dieser Schalter angegeben wird, dann akzeptiert mremap() ein fünftes Argument, void *new_address, das eine an Seiten ausgerichtete Adresse angibt, an die das Mapping verschoben werden muss. Alle früheren Mappings auf den von new_address und new_size angegebenen Adressbereich werden verworfen.
Falls MREMAP_FIXED angegeben wird, muss ebenfalls MREMAP_MAYMOVE angegeben werden.
MREMAP_DONTUNMAP (seit Linux 5.7)
Dieser Schalter, der zusammen mit MREMAP_MAYMOVE verwandt werden muss, verlegt das Mapping auf eine neue Adresse, aber entfernt das Mapping an der old_address nicht.
Der Schalter MREMAP_DONTUNMAP kann nur zusammen mit privaten anonymen Mappings verwandt werden (siehe die Beschreibung von MAP_PRIVATE und MAP_ANONYMOUS in mmap(2)).
Nach Abschluss wird jeder Zugriff auf den durch old_address und old_size festgelegten Bereich zu einer Seitenausnahmebehandlung führen. Die Seitenausnahmebehandlung wird durch den Handler userfaultfd(2) erledigt, falls die Adresse in dem vorher mit userfaultfd(2) registrierten Bereich liegt. Andernfalls wird der Kernel einen mit Nullen gefüllten Bereich belegen, der die Ausnahmebehandlung erledigt.
Der Schalter MREMAP_DONTUNMAP kann zur atomaren Verschiebung eines Mappings verwandt werden, wobei die Quelle gemappt bleibt. Siehe ANMERKUNGEN für mögliche Anwendungen von MREMAP_DONTUNMAP.

Falls das von old_address und old_size angegebene Speichersegment gesperrt ist (mittels mlock(2) oder etwas Ähnlichem), wird diese Sperre aufrecht erhalten, wenn das Speichersegment verschoben oder seine Größe geändert wird. Als Folge davon kann sich die Größe des durch einen Prozess gesperrten Speichers ändern.

Bei Erfolg gibt mremap() einen Zeiger auf den neuen virtuellen Speicherbereich zurück. Im Fehlerfall wird der Wert von MAP_FAILED (d.h. (void *) -1) zurückgegeben und errno entsprechend gesetzt.

EAGAIN
Der Aufrufende versuchte, ein gesperrtes Speichersegment zu vergrößern. Das war nicht möglich, ohne die Resourcen-Begrenzung RLIMIT_MEMLOCK zu überschreiten.
EFAULT
Eine Adresse im Bereich von old_address bis old_address+old_size ist für diesen Prozess eine ungültige virtuelle Speicheradresse. Man erhält sogar EFAULT, wenn Mappings existieren, die den gesamten angeforderten Adressraum abdecken, aber von unterschiedlichem Typ sind.
EINVAL
Ein ungültiges Argument wurde übergeben. Mögliche Gründe sind:
  • old_address war nicht an der Seitengrenze ausgerichtet
  • ein von MREMAP_MAYMOVE, MREMAP_FIXED oder MREMAP_DONTUNMAP verschiedener Wert wurde in flags übergeben
  • new_size war Null
  • new_size oder new_address war ungültig
  • der neue Adressbereich, der in new_address und new_size angegeben wurde, überlappte den in old_address und old_size angegebenen alten Adressbereich
  • MREMAP_FIXED oder MREMAP_DONTUNMAP wurde angegeben, ohne auch MREMAP_MAYMOVE anzugeben
  • MREMAP_DONTUNMAP wurde angegeben, aber eine oder mehrere Seiten in dem durch old_address und old_size festgelegten Bereich waren nicht privat anonym
  • MREMAP_DONTUNMAP wurde angegeben und old_size war nicht zu new_size identisch
  • old_size war Null und old_address bezieht sich nicht auf ein gemeinsam benutzbares Mapping (siehe aber FEHLER)
  • old_size war Null und der Schalter MREMAP_MAYMOVE war nicht angegeben
ENOMEM
Zur Ausführung der Aktion war nicht genug Speicher verfügbar. Mögliche Gründe sind:
  • Der Speicherbereich kann an der aktuellen virtuellen Adresse nicht erweitert werden und in flags ist der Schalter MREMAP_MAYMOVE nicht gesetzt. Oder es gibt nicht genug freien (virtuellen) Speicher.
  • MREMAP_DONTUNMAP wurde verwandt und verursachte dadurch die Erstellung eines neuen Mappings, das den verfügbaren (virtuellen) Speicher überschreiten würde. Oder es würde die maximale Anzahl an erlaubten Mappings überschreiten.

Dieser Aufruf ist Linux-spezifisch und sollte nicht in portierbaren Programmen benutzt werden.

mremap() ändert das Mapping zwischen virtuellen Adressen und Speicherseiten. Dies kann benutzt werden, um ein sehr effizientes realloc(3) zu implementieren.

Unter Linux ist der Speicher in Seiten eingeteilt. Ein Prozess verfügt über (ein oder) mehrere lineare virtuelle Speichersegmente. Jedes virtuelle Speichersegment hat ein oder mehr Mappings auf reale Speicherseiten (in der Seitentabelle). Jedes virtuelle Speichersegment hat seinen eigenen Schutz (Zugriffsrechte), welcher eine Segmentverletzung (Segmentation violation, SIGSEGV) verursachen kann, wenn auf den Speicher nicht korrekt zugegriffen wird (z.B. beim Schreiben in ein schreibgeschütztes Segment). Zugreifen auf virtuellen Speicher außerhalb der Segmente verursacht ebenfalls eine Segmentverletzung.

Falls mremap() dazu verwandt wird, einen mit mlock(2) oder Äquivalentem gesperrten Bereich zu verschieben oder zu erweitern, wird der Aufruf mremap() sich die beste Mühe geben, den neuen Bereich zu bestücken, wird aber nicht mit ENOMEM fehlschlagen, falls der Bereich nicht bestückt werden kann.

Vor Version 2.4 machte die Glibc die Definition von MREMAP_FIXED nicht verfügbar und der Prototyp für mremap() ließ das Argument new_address nicht zu.

Mögliche Anwendungen für MREMAP_DONTUNMAP sind unter Anderem:
  • Nicht kooperatives userfaultfd(2): eine Anwendung kann sich einen virtuellen Adressbereich mittels MREMAP_DONTUNMAP schnappen und dann einen userfaultfd(2)-Handler einsetzen, um die Seitenausnahmebehandlungen zu handhaben, die nachfolgend auftreten, wenn andere Threads in dem Prozess auf Seiten in dem geschnappten Bereich zugreifen.
  • Automatische Speicherbereinigung: MREMAP_DONTUNMAP kann im Zusammenspiel mit userfaultfd(2) verwandt werden, um Algorithmen für automatische Speicherbereinigung zu implementieren (z.B. in einer virtuellen Java-Maschine). Eine solche Implementierung kann billiger (und einfacher) als konventionelle automatische Speicherbereinigungstechniken sein, die Seiten mit einem PROT_NONE-Schutz im Zusammenspiel mit dem SIGSEGV-Handler markieren, um Zugriff auf diese Seiten abzufangen.

Vor Linux 4.14 erstellte mremap() ein neues privates Mapping ohne Bezug zum ursprünglichen Mapping, falls old_size Null war und das Mapping auf das old_address sich bezog, ein privates Mapping war (mmap(2) MAP_PRIVATE). Dieses Verhalten war nicht beabsichtigt und für Anwendungen im Benutzerbereich unerwartet (da es das Ziel von mremap() ist, ein neues Mapping basierend auf dem ursprünglichen Mapping zu erstellen). Seit Linux 4.14 schlägt mremap() in diesem Szenario mit dem Fehler EINVAL fehl.

brk(2), getpagesize(2), getrlimit(2), mlock(2), mmap(2), sbrk(2), malloc(3), realloc(3)

Ihr Lieblingsbuch über Betriebssysteme für weitere Informationen über »paged memory«. (Modern Operating Systems von Andrew S. Tanenbaum, Inside Linux von Randolph Bentson, The Design of the UNIX Operating System von Maurice J. Bach.)

Diese Seite ist Teil der Veröffentlichung 5.08 des Projekts Linux-man-pages. Eine Beschreibung des Projekts, Informationen, wie Fehler gemeldet werden können sowie die aktuelle Version dieser Seite finden sich unter https://www.kernel.org/doc/man-pages/.

Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Patrick Rother <krd@gulu.net>, Martin Eberhard Schauer <Martin.E.Schauer@gmx.de>, Mario Blättermann <mario.blaettermann@gmail.com> und Helge Kreutzmann <debian@helgefjell.de> erstellt.

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9. Juni 2020 Linux