[CSAPP 11장] mmap이란? — 파일을 복사하지 않고 메모리에 연결하는 방식

맹쥐·2025년 5월 7일

정글-개발일지

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tiny 웹서버를 구현하다보면 등장하는 Mmap() .
정적 컨텐츠를 제공해주는 serve_static() 함수 내부에 있다.

void serve_static(int fd, char *filename, int filesize)
{
  int srcfd;
  char *srcp;
  char filetype[MAXLINE];
  char buf[MAXBUF];

  get_filetype(filename, filetype);

  int n = snprintf(buf, MAXBUF,
    "HTTP/1.0 200 OK\r\n"
    "Server: Tiny Web Server\r\n"
    "Connection: close\r\n"
    "Content-length: %d\r\n"
    "Content-type: %s\r\n\r\n",
    filesize, filetype);

  if (n < 0) {
    fprintf(stderr, "Header formatting error!\n");
    return;
  }

  Rio_writen(fd, buf, n);
  printf(">>> Response headers:\n%s", buf);
  fflush(stdout); 

  srcfd = Open(filename, O_RDONLY, 0);
  srcp = Mmap(0, filesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, srcfd, 0);
  Close(srcfd);

  Rio_writen(fd, srcp, filesize);
  Munmap(srcp, filesize); // ⬅️ 여기 ‼️
}

처음엔 '메모리랑 뭔가 관련 있겠지?' 하고 넘겼는데,
이 함수, 생각보다 꽤 똑똑하고 중요한 일을 하고 있었다.

이 글에서는 mmap()이 도대체 왜 쓰이고,
어떻게 동작하고,
정말 효율적인 방법이 맞는지 를 알아보려고 한다.

개념부터 풀어보자!

우리가 흔히 쓰는 read() 함수는 어떤 파일을 열고 데이터를 읽어들이는 함수이다.
이 함수는 파일의 내용을 복사해서 내 메모리 버퍼에 "갖다놓는" 역할을 한다.

📌 버퍼(Buffer)란?

버퍼 = 데이터를 잠깐 담아두는 '그릇'이자 '중간 저장 공간'
char buf[100];  // 이게 버퍼!
read(fd, buf, 100);
fd: 파일에서

buf: 메모리 버퍼 (여기에 100바이트를 복사해서 넣음)

read: "야, 이 파일에서 100바이트 읽어서 buf에 담아줘!"

디스크 → 메모리로 옮길 때,
"잠깐 담아두는 공간(버퍼)"이 꼭 필요하다.**

그런데 mmap()은 방식이 완전히 다르다.
파일을 메모리에 '복사'하는 게 아니라, '붙인다'.

이게 바로 핵심이다.

mmap()은 파일을 가상 메모리 주소 공간에 연결해준다.
복사 없이, 그냥 포인터처럼 파일을 내 메모리 어딘가에 딱 연결해주는 방식이다.

실제로는 무슨 일이 일어날까?

mmap()을 호출하면,
운영체제(OS)가 파일의 내용을 메모리 주소 공간에 '연결'해준다.

내 코드에서는 그 주소를 그냥 배열처럼 접근할 수 있다!

char *src = Mmap(0, filesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);

// 이제 src[0], src[1], ..., src[filesize-1] 직접 읽을 수 있음!

❗ 이때 src에 있는 건 복사된 내용이 아니라,
파일의 진짜 내용이 들어 있는 가상 메모리 주소다.
(OS가 그 주소에 파일 내용을 "붙여준" 거다.)

📄 [파일] → [커널 버퍼] → [유저 버퍼]
(read는 두 번 복사)

📄 [파일] ↔ [가상 메모리 주소]
(mmap은 주소 연결만 함)

Tiny Web Server 에서 어떻게 쓰였을까?

Tiny 서버는 정적 컨텐츠(예: .html, .jpg, .gif)를 처리할 때 이렇게 했다.

srcfd = Open(filename, O_RDONLY, 0);
srcp = Mmap(0, filesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, srcfd, 0); // 파일을 mmap으로 메모리에 연결!
Close(srcfd);
Rio_writen(fd, srcp, filesize);  // 이 주소에서 바로 클라이언트에게 전송
Munmap(srcp, filesize);