Pse ndarja e parë C++ (m) është gjithmonë 72 KB?

Misteri pas ndarjes suaj të parë në C++

Ju shkruani një program të thjeshtë C++. Një int i ri i vetëm. Katër bajt. Ju aktivizoni strace ose profiluesin tuaj të preferuar të kujtesës, dhe ja ku është - procesi juaj sapo kërkoi afërsisht 72 KB nga sistemi operativ. Jo 4 bajt. Jo 64 bajt. Plot 72 KB. Nëse e keni parë ndonjëherë atë numër dhe keni pyetur veten nëse vegla juaj po ju gënjen, nuk jeni vetëm. Kjo sjellje në dukje e çuditshme është një nga pyetjet më të shpeshta në mesin e zhvilluesve të C++ që gërmojnë në brendësi të memories për herë të parë dhe përgjigja na çon në një udhëtim magjepsës nëpër shtresat që ndodhen midis kodit tuaj dhe harduerit aktual.

Çfarë ndodh kur telefononi të re

Për të kuptuar shifrën 72 KB, duhet të gjurmoni zinxhirin e plotë të alokimit. Kur kodi juaj C++ ekzekuton int të ri, përpiluesi e përkthen atë në një thirrje për operatorin e ri, i cili në shumicën e sistemeve Linux delegon te malloc nga glibc. Por malloc nuk i kërkon drejtpërdrejt kernelit 4 bajt memorie. Kerneli funksionon në faqe - zakonisht 4 KB në x86_64 - dhe kostoja e një thirrjeje sistemi është e madhe në krahasim me një akses të thjeshtë memorie. Thirrja e brk() ose mmap() për çdo alokim individual do të bënte që çdo program jo i parëndësishëm të ndalonte.

Në vend të kësaj, alokuesi i memories së glibc - një zbatim i quajtur ptmalloc2, vetë i ardhur nga dlmalloc klasik i Doug Lea - vepron si ndërmjetës. Kërkon blloqe të mëdha memorie nga kerneli përpara, dhe më pas i gdhend ato në copa më të vogla sipas nevojës së programit tuaj. Kjo është arsyeja kryesore pse shpërndarja juaj e parë prej 4 bajtësh shkakton një kërkesë shumë më të madhe për sistemin operativ. Alokuesi nuk është shpërdorues. Është strategjike.

Zbërthimi i 72 KB: Ku shkojnë bajtët

Shpërndarja fillestare e përgjithshme vjen nga disa komponentë të veçantë që koha e ekzekutimit duhet të inicializojë përpara se të mund t'ju japë qoftë edhe një bajt të vetëm memorie të përdorshme. Kuptimi i secilit komponent shpjegon pse numri zbret aty ku ndodh.

Së pari, malloc i glibc inicializon arenën kryesore - strukturën kryesore të kontabilitetit që gjurmon të gjitha alokimet në fillin kryesor. Kjo arenë përfshin meta të dhëna për grumbullin, treguesit e listës së lirë dhe strukturat e koshit për madhësi të ndryshme shpërndarjeje. Përcaktuesi zgjeron ndërprerjen e programit nëpërmjet sbrk(), dhe shtrirja fillestare drejtohet nga një parametër i brendshëm i quajtur M_TOP_PAD, i cili parazgjedhur është 128 KB mbushje. Megjithatë, kërkesa fillestare aktuale rregullohet për shtrirjen e faqeve dhe pozicionin ekzistues të ndërprerjes, gjë që shpesh rezulton në një kërkesë të parë më të vogël - zakonisht zbarkohet afër asaj figure prej 72 KB në një proces të sapofilluar.

Së dyti, që nga glibc 2.26, alokuesi inicializon një thread-local cache (tcache) në përdorimin e parë. Tcache përmban 64 kosha (një për klasë të madhësisë së alokimit të vogël), secili i aftë të mbajë deri në 7 copa të ruajtura në memorie. Vetë tcache_perthread_struct konsumon rreth 1 KB, por akti i inicializimit të tij shkakton konfigurimin më të gjerë të arenës. Së treti, koha e ekzekutimit në C++ ka kryer tashmë alokime përpara se të ekzekutohet main() juaj - konstruktorët statikë, inicializimi i bufferit iostream për std::cout dhe miqtë, dhe konfigurimi i vendndodhjes, të gjitha kontribuojnë në atë gjurmë fillestare të grumbullit.

Sistemi i Arenës dhe Pse Para-Alokimi është i zgjuar

Vendimi për të paracaktuar një pjesë të konsiderueshme të memories në vend që të kërkohet pjesë-pjesë nuk është një rastësi zbatimi. Është një shkëmbim i qëllimshëm inxhinierik i rrënjosur në dekada të përvojës së programimit të sistemeve. Çdo thirrje në brk() ose mmap() përfshin një ndërrim të kontekstit nga hapësira e përdoruesit në hapësirën e kernelit, modifikimin e hartave të kujtesës virtuale të procesit dhe përditësimet e mundshme të tabelës së faqeve. Në pajisjet moderne, një telefonatë e vetme sistemore kushton afërsisht 100-200 nanosekonda – e parëndësishme në izolim, katastrofike në shkallë.

Konsideroni një program që bën 10,000 alokime të vogla gjatë inicializimit. Pa paracaktim, kjo do të thoshte 10,000 telefonata sistemore, që kushtojnë afërsisht 1-2 milisekonda shpenzim të përgjithshëm. Me një alokues të bazuar në arenë, aktivizohet alokimi i parë

Related Posts

• Normalizimi i korrupsionit në organizata (2003) [pdf]
• QGIS 4.0
• Coccinelle: Mjeti i transformimit të kernelit Linux nga burimi në burim
• Mendoj se e kuptoj pse njerëzit e urrejnë AI