讲座名称：《ArrayBuffer》探秘之旅：揭秘操作系统背后的“内存魔术” 主讲人：资深编程狂魔，内存舞者 地点：编程爱好者联盟大礼堂 时间：今日下午14:00 第一幕：走进“ArrayBuffer”的世界 大家好，今天我们要踏上一段奇妙的旅程，探索JavaScript中的“ArrayBuffer”这个神秘的世界。你可能会问，ArrayBuffer是什么？简单来说，它就像是内存中的一个小房间，我们可以把数据放在里面，就像我们家里的储物柜一样。但是，这个储物柜有点特别，它连接着操作系统的“mmap”魔法，能让我们直接操作物理内存！ 第二幕：揭开“mmap”的神秘面纱 那么，什么是“mmap”呢？它就像是一个中介，连接着程序和操作系统。当你想要一块连续的物理内存时，你就要请“mmap”帮忙。它会去和操作系统的内存管理器说：“嘿，给我弄一块连续的物理内存，越多越好！”然后，内存管理器就会从物理内存中划出一块区域，通过“mmap”的魔法，这块区域就和你家的储物柜（ArrayBuffer）连接上了。 代码示例： // 创建一个ArrayBuffer，大小为1MB let buffer = ne …
C++中的内存映射文件（mmap）：实现超大规模数据文件的零拷贝访问与共享
C++中的内存映射文件（mmap）：实现超大规模数据文件的零拷贝访问与共享 大家好，今天我们要深入探讨一个C++中非常强大的技术：内存映射文件，也就是mmap。它在处理超大规模数据文件，实现零拷贝访问和数据共享方面有着显著优势。让我们一起深入了解它的原理、使用场景、优缺点以及实际应用。 什么是内存映射文件 (mmap)? 简单来说，内存映射文件是一种将文件内容直接映射到进程虚拟地址空间的技术。通过这种方式，进程可以直接像访问内存一样访问文件内容，而无需进行传统的文件I/O操作，比如read和write。这避免了数据在内核缓冲区和用户空间缓冲区之间的复制，从而实现了"零拷贝"访问。 想象一下，你有一个巨大的文本文件，大小为几个GB。传统的读取方式是，操作系统先将文件的一部分读入内核缓冲区，然后将内核缓冲区的数据复制到用户进程的缓冲区。你需要多次执行read系统调用才能读取整个文件，每次调用都会涉及数据复制。而使用mmap，你可以将整个文件映射到进程的虚拟地址空间，然后直接访问这块虚拟地址，就像访问内存一样，无需任何数据复制。 mmap 的工作原理 mmap的核心在于操 …
C++实现基于内存映射文件（mmap）的持久化数据结构：实现系统重启后的数据恢复
C++实现基于内存映射文件（mmap）的持久化数据结构：实现系统重启后的数据恢复 大家好，今天我们来探讨一个重要的话题：如何利用内存映射文件（mmap）在C++中实现持久化的数据结构，并确保系统重启后数据的完整恢复。 在许多应用场景中，我们都需要确保数据在系统崩溃或重启后不会丢失。传统的做法是将数据写入磁盘文件，但在需要频繁读写的情况下，这种方式会带来显著的性能瓶颈。 mmap 提供了一种高效的替代方案，它允许我们将文件内容直接映射到进程的虚拟地址空间，从而像操作内存一样操作文件，极大地提升了I/O效率。 1. mmap 的基本概念 mmap (memory mapping) 是一种将磁盘文件的一部分或全部映射到进程地址空间的方法。映射完成后，进程就可以像访问内存一样访问文件内容，而无需显式地进行 read 或 write 系统调用。 主要优点： 高效的 I/O 操作： 避免了数据在用户空间和内核空间之间的多次拷贝。 简化编程模型： 可以像操作内存一样操作文件，降低了编程复杂性。 共享内存： 允许多个进程共享同一块物理内存，实现进程间通信。 涉及到的关键函数（POSIX 标准）： mm …
C++中的`mmap`/`mprotect`系统调用：实现自定义内存保护与权限管理
C++ 中的 mmap/mprotect 系统调用：实现自定义内存保护与权限管理 大家好，今天我们来深入探讨 C++ 中与内存管理相关的两个强大的系统调用：mmap 和 mprotect。这两个函数允许我们在用户空间对虚拟内存进行细粒度的控制，实现自定义的内存保护和权限管理。理解并掌握它们，能帮助我们构建更安全、更高效的应用程序。 1. 虚拟内存基础 在深入 mmap 和 mprotect 之前，我们需要先了解一些关于虚拟内存的基本概念。 虚拟地址空间： 操作系统为每个进程提供一个独立的虚拟地址空间。这个地址空间是对物理内存的抽象，进程只能通过虚拟地址访问内存，而不能直接访问物理地址。 页（Page）： 虚拟地址空间被划分成固定大小的块，称为页。通常，页的大小为 4KB。 页表： 操作系统维护一个页表，用于将虚拟地址映射到物理地址。 内存保护： 操作系统可以为每个页设置不同的访问权限，例如只读、只写、可执行等。 分页机制： 当进程访问一个虚拟地址时，CPU 的内存管理单元（MMU）会查找页表，将虚拟地址转换为物理地址。如果虚拟地址没有映射到物理地址（例如，该页未被分配），或者进程试图以 …
C++实现内存映射文件（mmap）：实现超大规模数据文件的零拷贝访问与共享
C++内存映射文件 (mmap): 超大规模数据文件的零拷贝访问与共享 各位朋友，大家好！今天我们来探讨一个在处理超大规模数据时非常重要的技术：内存映射文件，也就是常说的 mmap。我们将深入了解 mmap 的原理、优势、C++ 中的实现方法，以及如何利用它实现超大规模数据的零拷贝访问与共享。 什么是内存映射文件？ 传统的文件 I/O 操作通常需要将数据从磁盘拷贝到内核缓冲区，然后再从内核缓冲区拷贝到用户空间缓冲区。这个过程涉及多次数据拷贝，效率相对较低。 内存映射文件 (mmap) 是一种将磁盘文件的一部分或全部映射到进程地址空间的技术。简单来说，它将文件视为进程虚拟地址空间中的一块内存区域。进程可以直接读写这块内存区域，而无需显式调用 read 或 write 等系统调用。操作系统负责在幕后处理磁盘和内存之间的数据同步。 mmap 的原理 mmap 的核心在于利用了操作系统的虚拟内存管理机制。当进程访问映射区域时，如果所需数据不在物理内存中，会触发一个缺页中断 (page fault)。操作系统会从磁盘加载包含所需数据的页面到物理内存中，并将虚拟地址映射到物理地址。此后，进程就可以 …
Python实现定制化的内存映射（mmap）：处理超大规模模型的参数加载
Python定制化内存映射（mmap）：处理超大规模模型的参数加载 大家好，今天我们来探讨一个非常实际的问题：如何利用Python定制化的内存映射（mmap）来高效地加载和处理超大规模模型的参数。随着深度学习模型规模的不断增大，模型的参数量也呈指数级增长，动辄达到数十GB甚至数百GB。传统的参数加载方式，例如一次性将整个模型加载到内存中，已经变得不可行。内存映射提供了一种更优雅的解决方案，它允许我们将文件的一部分或全部直接映射到进程的虚拟地址空间，而无需实际读取到物理内存中。 为什么要使用内存映射？ 在深入探讨定制化实现之前，我们先来明确一下使用内存映射的优势： 节省内存: 内存映射允许我们只加载实际需要的参数到内存中，而不是一次性加载整个模型。这对于内存资源有限的环境来说至关重要。 加速加载速度: 由于数据没有实际复制到内存中，而是直接在磁盘上操作，因此加载速度非常快。 共享内存: 多个进程可以共享同一个内存映射区域，从而实现参数的共享和并行处理。 简化代码: 通过内存映射，我们可以像访问内存一样访问文件内容，从而简化了代码逻辑。 Python mmap 模块简介 Python的mm …
Python实现自定义数据加载器：处理超大数据集与内存映射文件（mmap）
Python实现自定义数据加载器：处理超大数据集与内存映射文件（mmap） 大家好，今天我们来探讨一个在数据科学和机器学习领域非常重要的课题：如何有效地处理超大数据集。当数据集的大小超过了我们机器的物理内存容量时，传统的加载方式就显得力不从心。我们需要寻找更高效的方法，而内存映射文件（mmap）就是一种非常强大的工具。本文将深入讲解如何利用Python实现自定义数据加载器，并结合mmap技术来处理这类超大数据集。 1. 超大数据集带来的挑战 在深入代码之前，我们先来明确一下超大数据集带来的具体挑战： 内存限制： 最直接的问题是内存容量不足。一次性将整个数据集加载到内存中是不可能的。 IO瓶颈： 频繁地从磁盘读取数据会成为性能瓶颈，因为磁盘IO的速度远低于内存访问速度。 数据预处理： 对超大数据集进行预处理，例如清洗、转换和特征工程，同样需要高效的策略。 2. 内存映射文件（mmap）的概念 内存映射文件 (mmap) 是一种将文件内容映射到进程虚拟地址空间的技术。它允许程序像访问内存一样访问文件中的数据，而无需显式地进行读取或写入操作。操作系统负责在需要时将文件的一部分加载到内存中，并 …
Python的内存映射（mmap）在高并发下的读写性能与同步机制
Python内存映射（mmap）在高并发下的读写性能与同步机制 大家好，今天我们来深入探讨一个在高性能计算和数据处理中经常被使用的技术：Python的内存映射（mmap）。我们将重点关注在高并发场景下，mmap的读写性能表现，以及如何通过适当的同步机制来保证数据的一致性和完整性。 什么是内存映射？ 首先，我们需要理解什么是内存映射。简单来说，内存映射是一种将文件或文件的一部分直接映射到进程的虚拟地址空间的技术。这意味着，程序可以通过操作内存地址，就像操作普通的内存变量一样，来读写文件内容，而不需要显式地调用 read() 或 write() 系统调用。 传统的文件I/O操作需要经过多次内核态和用户态的切换，这会带来显著的性能开销。而内存映射通过将文件映射到内存，减少了这种切换，从而提高了I/O效率。 Python中的mmap模块 Python的 mmap 模块提供了对内存映射的支持。我们可以使用 mmap.mmap() 函数来创建一个内存映射对象。这个函数接受多个参数，其中最重要的包括： fileno: 文件描述符，指定要映射的文件。 length: 映射的长度，通常等于文件的大小。 …
Python中的内存映射文件（mmap）：实现超大数据集的零拷贝访问与共享
Python中的内存映射文件（mmap）：实现超大数据集的零拷贝访问与共享 大家好，今天我们来深入探讨Python中一个强大且高效的模块：mmap，也就是内存映射文件。在处理大型数据集时，传统的I/O操作往往会成为性能瓶颈，因为数据需要在内核空间和用户空间之间频繁复制。mmap模块通过将文件内容映射到进程的虚拟内存空间，实现了零拷贝访问，极大地提升了数据处理效率，同时也为进程间共享数据提供了便捷的方式。 一、什么是内存映射文件？ 简单来说，内存映射文件（Memory-Mapped File）是一种将磁盘上的文件与进程地址空间中的一段虚拟内存区域建立映射关系的技术。一旦建立映射，对内存区域的读写操作就相当于直接对文件进行读写，而不需要显式地调用read或write等系统调用。 这种机制的关键在于，数据不再需要在内核空间和用户空间之间复制。当进程访问映射的内存区域时，操作系统会根据需要将文件的相应部分加载到物理内存中（按需分页），如果修改了内存区域，操作系统也会在适当的时候将修改写回磁盘。 二、mmap模块的基本用法 Python的mmap模块提供了对内存映射文件的支持。下面我们通过一些代 …
利用FFI调用C标准库：使用mmap系统调用在PHP中开辟可执行内存空间
PHP与FFI：利用mmap开辟可执行内存空间 各位同学，大家好。今天我们来探讨一个比较高级的话题：如何在PHP中使用FFI（Foreign Function Interface）调用C标准库的mmap系统调用，从而在PHP中开辟可执行内存空间。这听起来有点像底层黑客技术，但它确实能在特定场景下提供显著的性能提升和灵活的动态代码生成能力。 什么是FFI？ FFI，即Foreign Function Interface，允许一种编程语言调用另一种编程语言编写的函数。在PHP中，FFI扩展使得我们可以直接调用C语言函数，而无需编写繁琐的扩展。这为PHP开发者打开了一扇通往底层系统功能的大门。 为什么要用mmap开辟可执行内存？ 通常，PHP脚本在Zend引擎的虚拟机中执行，代码存储在只读的内存区域。直接修改代码是不允许的。但是，在某些情况下，我们可能需要动态生成代码并执行，例如： 即时编译（JIT）： 将PHP代码编译成机器码，然后直接执行，可以显著提高性能。 动态代码生成： 根据运行时参数生成特定的代码逻辑，例如，动态创建正则表达式匹配函数。 利用底层系统功能： 一些底层系统功能，如高性 …