Linux記憶體管理系列之五 記憶體問題實戰

2021-08-15 20:08:45 字數 2236 閱讀 5485

前面幾部分主要從原理上講解了linux核心如何管理核心態記憶體與使用者態記憶體,這部分我們重點**記憶體管理中一些實際工程上的效能問題。

1 為何需要記憶體對齊?

記憶體對齊是一種提供記憶體訪問速度的策略,cpu在訪問未對齊的記憶體需要經過兩次記憶體訪問,而經過記憶體對齊一次就可以。這是根據cpu位數決定的,32位cpu一次的取指能力為4個位元組,如果不做記憶體對齊,很可能乙個4位元組的變數會處於兩個4位元組的記憶體塊中,這樣就需要cpu訪問記憶體兩次。可以通過預編譯命令#pragma pack(n),n=1,2,4,8,16來改變這一係數,其中的n就是你要指定的「對齊係數」。

2 程序位址空間各段的分配情況?

測試**:

#include

static int d=100;

void main()

執行結果:

0x7fff31b0f47c 0x7fff31b0f478

0x7fff31b0f470 0x7fff31b0f474

0x6008c4

我們看到使用者空間棧是逆向增長的a,b都是分配在棧上,其中a分配在bss段上,堆是正向增長的c[0],c[1]分配在堆上,d是全域性靜態常量區,它分布在全域性靜態常量儲存區,它的位址與其它變數位址相差較大。而且全域性靜態常量區位址一旦分定,二次執行不會發生變化。

3 oom_killer機制

所謂oom_killer就是當系統的物理記憶體與交換分割槽都被用盡時,再有新的程序要申請記憶體時,核心將觸發oom_killer。在centos系統中該機制按照如下準則執行:

/proc/sys/vm/panic_on_oom為0,證明不會觸發panic

/proc/sys/vm/oom_kill_allocating_task為0核心將檢查每個程序的分數,分數最高的程序將被kill掉。/proc/sys/vm/oom_dump_tasks為1,且系統的rlimit中設定了core檔案大小,將會由/proc/sys/kernel/core_pattern裡面指定的程式生成core dump檔案,這個檔案裡將包含pid, uid, tgid, vm size, rss, nr_ptes, nr_pmds, swapents, oom_score_adj,score, name等內容,拿到這個core檔案之後,可以做一些分析,看為什麼這個程序被選中kill掉。

測試**:

#include

#define max 10000000

void main()

}在後台執行該程序,pid號為6048。執行cat /proc/6048/status會發現該程序的變化如下:

該程序位址空間不斷增長,然後 free-m:

物理記憶體不斷被消耗,交換分割槽的記憶體也不斷被消耗。

執行cat /proc/6048/oom_score觀察如下:

程序的oom_score不斷增長,最後交換分割槽與物理記憶體都被用盡,系統檢查分數最高的程序並kill掉。

4 缺頁異常處理機制

當mmu中確實沒有建立虛擬頁物理頁對映關係,並且在該虛擬位址之後再沒有當前程序的線性區vma的時候,可以肯定這是乙個編碼錯誤,這將殺掉該程序;

當mmu中確實沒有建立虛擬頁物理頁對映關係,並且在該虛擬位址之後存在當前程序的線性區vma的時候,這很可能是缺頁異常,並且可能是棧溢位導致的缺頁異常;

當使用malloc/mmap等希望訪問物理空間的庫函式/系統呼叫後,由於linux並未真正給新建立的vma對映物理頁,此時若先進行寫操作,將如上面的2的情況產生缺頁異常,若先進行讀操作雖也會產生缺頁異常,將被對映給預設的零頁(zero_pfn),等再進行寫操作時,仍會產生缺頁異常,這次必須分配物理頁了,進入寫時複製的流程;

當使用fork等系統呼叫建立子程序時,子程序不論有無自己的vma,「它的」vma都有對於物理頁的對映,但它們共同對映的這些物理頁屬性為唯讀,即linux並未給子進**正分配物理頁,當父子程序任何一方要寫相應物理頁時,導致缺頁異常的寫時複製;

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