參考文獻：
《從核心檔案系統看檔案讀寫過程》http://www.cnblogs.com/huxiao-tee/p/4660352.html?utm_source=tuicool&utm_medium=referral
《mmap是什麼》http://www.cnblogs.com/huxiao-tee/p/4660352.html?utm_source=tuicool&utm_medium=referral
正文：
首先說一下檔案系統，Linux檔案系統的三層結構想必大家多少都瞭解一些，每個程序中都有一個使用者檔案描述符表，表項指向一個全域性的檔案表中的某個表項，檔案表表項有一個指向記憶體inode的指標，每個inode唯一標識一個檔案。如果同時有多個程序開啟同一檔案，他們的使用者檔案描述符表項指向不同的檔案表項，但是這些檔案表項會指向同一個inode。
此時又會引出另外一個東東：page cache。核心會為每個檔案單獨維護一個page cache，使用者程序對於檔案的大多數讀寫操作會直接作用到page cache上，核心會選擇在適當的時候將page cache中的內容寫到磁碟上（當然我們可以手工fsync控制回寫），這樣可以大大減少磁碟的訪問次數，從而提高效能。Page cache是linux核心檔案訪問過程中很重要的資料結構，page cache中會儲存使用者程序訪問過得該檔案的內容，這些內容以頁為單位儲存在記憶體中，當用戶需要訪問檔案中的某個偏移量上的資料時，核心會以偏移量為索引，找到相應的記憶體頁，如果該頁沒有讀入記憶體，則需要訪問磁碟讀取資料。為了提高頁得查詢速度同時節省page cache資料結構佔用的記憶體，linux核心使用樹來儲存page cache中的頁。
在瞭解了以上的基礎之後，我們就來比較一下mmap和read/write的區別，先說一下read/write系統呼叫，read/write系統呼叫會有以下的操作：
- 訪問檔案，這涉及到使用者態到核心態的轉換
- 讀取硬碟檔案中的對應資料，核心會採用預讀的方式，比如我們需要訪問100位元組，核心實際會將按照4KB(記憶體頁的大小)儲存在page cache中
- 將read中需要的資料，從page cache中拷貝到使用者緩衝區中
整個過程還是比較艱辛的，基本上涉及到使用者核心態的切換，還有就是資料拷貝接下來繼續說mmap吧，mmap系統呼叫是將硬碟檔案對映到用記憶體中，說的底層一些是將page cache中的頁直接對映到使用者程序地址空間中，從而程序可以直接訪問自身地址空間的虛擬地址來訪問page cache中的頁，這樣會並涉及page cache到使用者緩衝區之間的拷貝，mmap系統呼叫與read/write呼叫的區別在於：
- mmap只需要一次系統呼叫，後續操作不需要系統呼叫
- 訪問的資料不需要在page cache和使用者緩衝區之間拷貝
從上所述，當頻繁對一個檔案進行讀取操作時，mmap會比read高效一些。
最後再說一下page cache的話題，從上面所說我們從磁碟檔案中讀取的內容都會存在page cache中，但當我們關閉這個檔案時，page cache中內容會立馬釋放掉嗎？答案是否，磁碟的讀取速度比記憶體慢太多，如果能命中page cache可以顯著提升效能，萬一後續又有對這個檔案的操作，系統就可以很快速的響應。當然，這些檔案內容也不是一直存在page cache中的，一般只要系統有空閒實體記憶體，核心都會拿來當快取使用，但當實體記憶體不夠用，記憶體會清理出部分page cache應急，這也就是告訴我們程式對於實體記憶體的使用能省則省，交給核心使用，作用很大。
還有就是普通的write呼叫只是將資料寫到page cache中，並將其標記為dirty就返回了，磁碟I/O通常不會立即執行，這樣做的好處是減少磁碟的回寫次數，提供吞吐率，不足就是機器一旦意外掛掉，page cache中的資料就會丟失。一般安全性比較高的程式會在每次write之後，呼叫fsync立即將page cache中的內容回寫到磁碟中。