特定のしきい値に達するまでmallocがメモリを割り当てないのはなぜですか?

2
StackExchange123 2020-08-02 00:41.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
        size_t sz = atol(argv[1]);
        char *arr = malloc(sz);

        sleep(10);
}

私はこのコードをコンパイルして実行しようとしましたpmap。これは、プログラムのメモリマッピングを確認するために使用されていました。

のような大きな数を使用すると、次のような1024000マッピングが得られます。

3901:   ./alloc_program 1024000
0000560192f43000      4K r---- alloc_program
0000560192f44000      4K r-x-- alloc_program
0000560192f45000      4K r---- alloc_program
0000560192f46000      4K r---- alloc_program
0000560192f47000      4K rw--- alloc_program
0000560192fac000    132K rw---   [ anon ]
00007f75b69e9000   1004K rw---   [ anon ]     <---- I believe this is the allocated memory
00007f75b6ae4000    148K r---- libc-2.31.so
00007f75b6b09000   1504K r-x-- libc-2.31.so
00007f75b6c81000    296K r---- libc-2.31.so
00007f75b6ccb000      4K ----- libc-2.31.so
00007f75b6ccc000     12K r---- libc-2.31.so
00007f75b6ccf000     12K rw--- libc-2.31.so
00007f75b6cd2000     24K rw---   [ anon ]
00007f75b6ce7000      4K r---- ld-2.31.so
00007f75b6ce8000    140K r-x-- ld-2.31.so
00007f75b6d0b000     32K r---- ld-2.31.so
00007f75b6d14000      4K r---- ld-2.31.so
00007f75b6d15000      4K rw--- ld-2.31.so
00007f75b6d16000      4K rw---   [ anon ]
00007ffe2b26e000    132K rw---   [ stack ]
00007ffe2b318000     12K r----   [ anon ]
00007ffe2b31b000      4K r-x--   [ anon ]
ffffffffff600000      4K --x--   [ anon ]
 total             3496K

マークされた行はmallocによって割り当てられたメモリだと思います(おそらく私は間違っています)。しかし、のような少数を使用する10240と、何も割り当てられていないことがわかります。

3879:   ./alloc_program 10240
000055e428e26000      4K r---- alloc_program
000055e428e27000      4K r-x-- alloc_program
000055e428e28000      4K r---- alloc_program
000055e428e29000      4K r---- alloc_program
000055e428e2a000      4K rw--- alloc_program
000055e42a257000    132K rw---   [ anon ]
00007f102332c000    148K r---- libc-2.31.so
00007f1023351000   1504K r-x-- libc-2.31.so
00007f10234c9000    296K r---- libc-2.31.so
00007f1023513000      4K ----- libc-2.31.so
00007f1023514000     12K r---- libc-2.31.so
00007f1023517000     12K rw--- libc-2.31.so
00007f102351a000     24K rw---   [ anon ]
00007f102352f000      4K r---- ld-2.31.so
00007f1023530000    140K r-x-- ld-2.31.so
00007f1023553000     32K r---- ld-2.31.so
00007f102355c000      4K r---- ld-2.31.so
00007f102355d000      4K rw--- ld-2.31.so
00007f102355e000      4K rw---   [ anon ]
00007fff1d513000    132K rw---   [ stack ]
00007fff1d570000     12K r----   [ anon ]
00007fff1d573000      4K r-x--   [ anon ]
ffffffffff600000      4K --x--   [ anon ]
 total             2492K

1-メモリサイズが比較的小さいのになぜ割り当てられないのですか?

2-割り当てられたメモリサイズが完全に同じではないのはなぜですか?最初の実行では、サイズは1004KB私が割り当てただけであることが示されています1000KB

2 answers

4
Andreas Wenzel 2020-08-02 08:15.

1-メモリサイズが比較的小さいのになぜ割り当てられないのですか?

この関数のタスクは、mallocアプリケーションが要求するたびに、アプリケーションにメモリを提供することです。理論的にmallocは、ご提案のとおり、メモリ割り当てのすべての要求をオペレーティングシステムのカーネルに転送するだけで、カーネルのメモリアロケータのラッパーとしてのみ機能します。ただし、これには次の欠点があります。

  1. カーネルは一度に大量のメモリ、少なくとも1ページのメモリのみを提供します。これは、オペレーティングシステムの構成にもよりますが、通常は少なくとも4096バイトです。したがって、アプリケーションが10バイトのメモリのみを要求した場合、大量のメモリが無駄になります。
  2. システムコールは、CPUパフォーマンスの点でコストがかかります。

これらの理由から、mallocメモリ割り当て要求をカーネルに直接転送するのではなく、アプリケーションのメモリ割り当て要求とカーネルの間の仲介役として機能する方が効率的です。カーネルから大量のメモリを要求するため、アプリケーションからの多くの小さなメモリ割り当て要求を満たすことができます。

したがって、一度に大量のメモリをmalloc要求する場合にのみ、そのメモリ割り当て要求をカーネルに転送します。


2-割り当てられたメモリサイズが完全に同じではないのはなぜですか?最初の実行では、サイズは1004KB私が割り当てただけであることが示されています1000KB

mallocアロケータは、それがアプリケーションに付与されたすべてのメモリ割り当てを追跡し、また、それはカーネルによって許可されていることを、すべてのメモリ割り当てを追跡する必要があります。この情報を保存するには、追加のメモリスペースが少し必要です。この追加スペースは「オーバーヘッド」と呼ばれます。

3
paxdiablo 2020-08-02 08:07.

何あなたが見ているpmap出力することはほぼ確実であるほかに必要に応じてmalloc、より大きな要求ではなく、あらゆる満たすためにアリーナ単一の要求を。

アリーナは、割り当てが配布されるメモリのプールであり、これが特定のサイズで開始され、オンデマンドでのみ拡張される可能性が高くなります。

たとえば、初期アリーナが1000Kの場合、枯渇しない割り当てでは、追加のアリーナスペースを取得する必要はありません。あなたがいる場合行う排気そのスペースを、プロセスは、余分な需要を満たすことができるように、基本的な環境からより多くのアリーナを要求しようとします。


サイズが要求したサイズではない理由については、(少なくとも)2つの理由が考えられます。まず、アリーナは、目的に割り当てられたメモリだけでなく、メモリを適切に管理できるように制御情報(サイズ、チェックサム、ポインタ、空きリストなど)も保持します。

第二に、mallocこれが現在の分野を使い果たす最後の要求ではないことを期待して、過剰に割り当てる可能性があります。いくつかのメモリ割り当て戦略は、そうすることのコストを償却するために、より多くを要求するときに現在のアリーナサイズを2倍にするところまで行きます。

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