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| #define _GNU_SOURCE
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
/**
* 模拟数据库页面缓存场景
*/
typedef struct {
void *mapped_addr;
size_t total_size;
size_t page_size;
int fd;
} db_cache_t;
/**
* 初始化数据库缓存
*/
int db_cache_init(db_cache_t *cache, const char *filename, size_t cache_size) {
size_t page_size = getpagesize();
size_t file_size = ((cache_size / page_size) + 16) * page_size; // 多分配一些空间
memset(cache, 0, sizeof(db_cache_t));
cache->page_size = page_size;
cache->total_size = file_size;
// 创建或打开数据库文件
cache->fd = open(filename, O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 0644);
if (cache->fd == -1) {
perror("打开数据库文件失败");
return -1;
}
// 设置文件大小
if (ftruncate(cache->fd, file_size) == -1) {
perror("设置文件大小失败");
close(cache->fd);
return -1;
}
// 初始化文件内容
char *init_data = malloc(page_size);
if (!init_data) {
perror("分配初始化数据失败");
close(cache->fd);
return -1;
}
for (size_t i = 0; i < file_size; i += page_size) {
for (size_t j = 0; j < page_size; j++) {
init_data[j] = 'P' + ((i / page_size) % 26);
}
lseek(cache->fd, i, SEEK_SET);
write(cache->fd, init_data, page_size);
}
free(init_data);
// 映射文件
cache->mapped_addr = mmap(NULL, cache->total_size,
PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, cache->fd, 0);
if (cache->mapped_addr == MAP_FAILED) {
perror("内存映射失败");
close(cache->fd);
return -1;
}
printf("数据库缓存初始化完成\n");
printf(" 缓存地址: %p\n", cache->mapped_addr);
printf(" 缓存大小: %zu 字节\n", cache->total_size);
printf(" 页面大小: %zu 字节\n", cache->page_size);
return 0;
}
/**
* 演示数据库页面重排
*/
int db_cache_remap_pages(db_cache_t *cache) {
printf("\n=== 数据库页面重排演示 ===\n");
// 显示原始页面内容
printf("原始页面内容:\n");
for (int i = 0; i < 8; i++) {
char *page_start = (char*)cache->mapped_addr + i * cache->page_size;
printf(" 页面 %d: %c%c%c%c...\n", i, page_start[0], page_start[1],
page_start[2], page_start[3]);
}
// 尝试重新排列页面以优化访问模式
printf("\n尝试重新排列页面以优化热点数据访问...\n");
// 假设页面2和页面3是热点数据，将其映射到更易访问的位置
struct {
int virtual_page; // 虚拟页面位置
int source_page; // 源页面
} hot_pages[] = {
{6, 2}, // 将热点页面2映射到位置6
{7, 3}, // 将热点页面3映射到位置7
{-1, -1}
};
int remap_success = 0;
for (int i = 0; hot_pages[i].virtual_page != -1; i++) {
int result = remap_file_pages((char*)cache->mapped_addr +
hot_pages[i].virtual_page * cache->page_size,
cache->page_size,
0,
hot_pages[i].source_page,
0);
if (result == -1) {
if (errno != ENOSYS) {
printf("页面 %d->%d 重新映射失败: %s\n",
hot_pages[i].source_page, hot_pages[i].virtual_page, strerror(errno));
}
} else {
printf("热点页面 %d->%d 重新映射成功\n",
hot_pages[i].source_page, hot_pages[i].virtual_page);
remap_success = 1;
}
}
if (!remap_success && errno == ENOSYS) {
printf("系统不支持remap_file_pages，使用传统访问方式\n");
}
// 显示重新映射后的页面内容
printf("\n重新映射后的页面内容:\n");
for (int i = 0; i < 8; i++) {
char *page_start = (char*)cache->mapped_addr + i * cache->page_size;
printf(" 页面 %d: %c%c%c%c...\n", i, page_start[0], page_start[1],
page_start[2], page_start[3]);
}
return 0;
}
/**
* 清理数据库缓存
*/
void db_cache_cleanup(db_cache_t *cache) {
if (cache->mapped_addr && cache->mapped_addr != MAP_FAILED) {
munmap(cache->mapped_addr, cache->total_size);
}
if (cache->fd != -1) {
close(cache->fd);
}
printf("数据库缓存清理完成\n");
}
/**
* 演示实际应用场景
*/
int demo_real_world_application() {
db_cache_t cache;
const char *db_filename = "database_cache.dat";
printf("=== 实际应用场景演示 ===\n");
printf("场景: 数据库页面缓存优化\n");
// 初始化数据库缓存
if (db_cache_init(&cache, db_filename, 32 * 1024 * 1024) != 0) { // 32MB缓存
return -1;
}
// 演示页面重排
db_cache_remap_pages(&cache);
// 演示循环日志缓冲区
printf("\n=== 循环日志缓冲区演示 ===\n");
printf("remap_file_pages 可以用于实现:\n");
printf(" 1. 循环日志缓冲区（避免数据复制）\n");
printf(" 2. 数据库页面池管理\n");
printf(" 3. 文件系统元数据缓存优化\n");
printf(" 4. 多媒体数据流缓冲\n");
// 清理资源
db_cache_cleanup(&cache);
unlink(db_filename);
return 0;
}
int main() {
return demo_real_world_application();
}
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