程序调优方法之一:是否缺页
来源:互联网 发布:阿里云邮箱个人 编辑:程序博客网 时间:2024/06/07 19:52
什么是缺页中断:
进程线性地址空间里的页面不必常驻内存,在执行一条指令时,如果发现他要访问的页没有在内存中(存在位为0),那么停止该指令的执行,并产生一个页不存在异常,对应的故障处理程序可通过从外存加载加载该页到内存的方法来排除故障,之后,原先引起的异常的指令就可以继续执行,而不再产生异常。
页面调度算法:
页式虚拟存储器实现的一个难点是设计页面调度(置换)算法,即将新页面调入内存时,如果内存中所有的物理页都已经分配出去,就要按某种策略来废弃某个页面,将其所占据的物理页释放出来,好的算法,让缺页率降低。常见的有先进先出调度算法,最近最少调度算法,最近最不常用调度算法。
如何查看进程发生缺页中断的次数?
用ps -o majflt,minflt -C program命令查看。
majflt代表major fault,中文名叫大错误,minflt代表minor fault,中文名叫小错误。
这两个数值表示一个进程自启动以来所发生的缺页中断的次数。
发成缺页中断后,执行了那些操作?
当一个进程发生缺页中断的时候,进程会陷入内核态,执行以下操作:
1、检查要访问的虚拟地址是否合法
2、查找/分配一个物理页
3、填充物理页内容(读取磁盘,或者直接置0,或者啥也不干)
4、建立映射关系(虚拟地址到物理地址)
重新执行发生缺页中断的那条指令
如果第3步,需要读取磁盘,那么这次缺页中断就是majflt,否则就是minflt。
内存分配的原理
从操作系统角度来看,进程分配内存有两种方式,分别由两个系统调用完成:brk和mmap(不考虑共享内存)。
1、brk是将数据段(.data)的最高地址指针_edata往高地址推;
2、mmap是在进程的虚拟地址空间中(堆和栈中间,称为文件映射区域的地方)找一块空闲的虚拟内存。
这两种方式分配的都是虚拟内存,没有分配物理内存。在第一次访问已分配的虚拟地址空间的时候,发生缺页中断,操作系统负责分配物理内存,然后建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系。
在标准C库中,提供了malloc/free函数分配释放内存,这两个函数底层是由brk,mmap,munmap这些系统调用实现的。
下面以一个例子来说明内存分配的原理:
情况一、malloc小于128k的内存,使用brk分配内存,将_edata往高地址推(只分配虚拟空间,不对应物理内存(因此没有初始化),第一次读/写数据时,引起内核缺页中断,内核才分配对应的物理内存,然后虚拟地址空间建立映射关系),如下图:
2、进程调用A=malloc(30K)以后,内存空间如图2:
3、进程调用B=malloc(40K)以后,内存空间如图3。
情况二、malloc大于128k的内存,使用mmap分配内存,在堆和栈之间找一块空闲内存分配(对应独立内存,而且初始化为0),如下图:
5、进程调用D=malloc(100K)以后,内存空间如图5;
6、进程调用free(C)以后,C对应的虚拟内存和物理内存一起释放。
8、进程调用free(D)以后,如图8所示:
转自:http://blog.163.com/haddis_123/blog/static/61019390201310113192/
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