转自:https://blog.csdn.net/yiyeguzhou100/article/details/78085857

mlock实现原理及应用
 
1 mlock简介
 
1) mlock(memory locking)是内核实现锁定内存的一种机制,用来将进程使用的部分或
全部虚拟内存锁定到物理内存。
 
2) mlock机制主要有以下功能:
a)被锁定的物理内存在被解锁或进程退出前,不会被页回收流程处理。
b)被锁定的物理内存,不会被交换到swap设备。
c)进程执行mlock操作时,内核会立刻分配物理内存(注意COW的情况)。
 
2 mlock原理
1) 每个进程都拥有一段连续的虚拟内存,内核并不是以整个虚拟内存为管理单位,而是将
整个虚拟内存划分为若干个虚拟内存区域。
2) 内核中使用vm_area_struct数据结构来管理虚拟内存区域,简称vma。vma管理虚拟内
存的方式如下图所示:
3) 每一个vma代表一个已映射的、连续的且属性相同(如可读/写)的虚拟内存区域。内核采用链表和
AVL树形式管理vma,其中链表用于遍历,AVL树用来查找(VMA的两种数据结构组织形式,就像pid的三种组织形式一样)。
4) mlock操作会给相应的vma的vm_flags置一个VM_LOCKED标记,而这个标记则会影响到物理内存回收和交换。 
#define VM_LOCKED 0x00002000
5) Linux分配内存到page且只能按页锁定内存,所以指定的地址会被round down到下一个page的边界。
6) 当mlock锁定的虚拟内存区域跟现有vma管理的虚拟内存区域并不完全重合时,由于同一个vma的内存属性要求一致,而VM_LOCKED标记也是其属性,因此会导致现有的vma被合并或分割,如下图所示:
说明:
 a) prev与next是已受链表管理的vma结构,new是将要新加入链表的vma。
 b) 当new加入时,如果new的起始地址与prev的结束地址相同,且new属性与prev属性均为VM_LOCKED
,则将prev和new合并成prev’。
 c) 如果new的结束地址与next的起始地址有重合,但next属性是VM_EXEC,则next被分割成两部分,一部分加入
prev’,另一部分变成next’。
 
7) 操作系统通过LRU算法来管理Linux进程的虚拟内存,LRU算法主要通过两个页面标志
符(PG_active和 PG_referenced)来标识某个页面的活跃程度,
从而决定页面如何在两个链表(active_list和inactive_list)之间进行移动。
8) 内核函数vmscan会遍历扫描active_list和inactive_list链表来回收页面。
9) 内核在LRU算法中新增了一个unevictable_list链表,将不可回收的页面都放在unevictable_list
中,mlock的页面就被放在unevictable_list中,同时给该页置一个PG_mlocked标记。
 
注:除了mlock的页,ramdisk或ramfs页以及共享内存映射的页也被放入unevictable_list中。
 
10) 解锁并不立刻将解锁的页回收,而是将解锁的页放回active_list或inactive_list链表,然后交由页回收流程处理,所以mlock的页不会被页回收流程处理。
11) 由于线程共享进程资源,所以线程的vma将继承VM_LOCKED标记。但fork后的子进程的vma并不继承VM_LOCKED
标记,以及调用exec执行其它程序时,不继承VM_LOCKED标记。
 
3 mlock函数
mlock机制通过提供四个函数来使用,如下所示:
 
注:
1) 上述函数只能由root用户执行。
2) mlock操作不可叠加,多次调用mlock的一段内存会被一次unlock解锁。
3) 锁定进程所有映射到地址空间的数据包括:代码、数据、栈片段分页,共享库、用户空间内核数据、
共享内存以及内存映射的文件
 
4 mlock应用
1) mlock机制在虚拟化中的应用
libvirt已提供对mlock支持,可以通过在Guest的xml文件中添加如下内容来开启qemu-kvm进程的mlock
机制
<memoryBacking> 
<locked/> 
</memoryBacking> 
 
注:默认情况下qemu-kvm进程中的mlock选项是关闭的。
 
2) mlock机制在实时环境下的应用 
mlocked  访问内存产生page fault次数 访问内存时间开销
on  1  低
off  >1  高
 
说明:
a) 采用mlock机制时,仅在虚拟内存和物理内存建立映射关系时产生一次page fault。
b) 未采用mlock机制时,每当访问不同的虚拟内存单元时,就会产生一次page fault。
 
3) mlock机制在多线程环境下的应用
mlocked  线程栈空间映射物理内存大小 映射物理内存时间开销
on  10MB  高
off  1MB  低
 
注: 
a) 假设线程整个栈空间大小10MB,其中1MB空间已使用。
b) 假设10MB虚拟内存和物理内存建立映射关系耗时1ms,1MB虚拟内存和物理内存建立映射关系
耗时0.1ms。
 
说明: 
当进程涉及多线程操作时:
a) 采用mlock机制时,线程整个栈空间10MB会被映射到物理内存,若一个进程中有2000
个线程,则线程栈空间和物理内存建立映射关系共耗时2000ms。
b) 未采用mlock机制时,线程栈空间已使用的1MB会被映射到物理内存,若一个进程中有2000
个线程,则线程栈空间和物理内存建立映射关系共耗时200ms。

mlock实现原理及应用【转】的更多相关文章

  1. [原] KVM 虚拟化原理探究(1)— overview

    KVM 虚拟化原理探究- overview 标签(空格分隔): KVM 写在前面的话 本文不介绍kvm和qemu的基本安装操作,希望读者具有一定的KVM实践经验.同时希望借此系列博客,能够对KVM底层 ...

  2. android IPC及原理简介

    什么是Android操作系统,所谓的Android:是基于Linux内核的软件平台和操作系统,早期由Google开发,后由开放手机联盟Open Handset Alliance)开发.   Linux ...

  3. Android帧缓冲区(Frame Buffer)硬件抽象层(HAL)模块Gralloc的实现原理分析[转]

    前面在介绍Android系统的开机画面时提到,Android设备的显示屏被抽象为一个帧缓冲区,而Android系统中的SurfaceFlinger服务就是通过向这个帧缓冲区写入内容来绘制应用程序的用户 ...

  4. 深入理解 Android 消息机制原理

    欢迎大家前往腾讯云社区,获取更多腾讯海量技术实践干货哦~ 作者:汪毅雄 导语: 本文讲述的是Android的消息机制原理,从Java到Native代码进行了梳理,并结合其中使用到的Epoll模型予以介 ...

  5. HDFS集中式的缓存管理原理与代码剖析--转载

    原文地址:http://yanbohappy.sinaapp.com/?p=468 Hadoop 2.3.0已经发布了,其中最大的亮点就是集中式的缓存管理(HDFS centralized cache ...

  6. HDFS集中式的缓存管理原理与代码剖析

    转载自:http://www.infoq.com/cn/articles/hdfs-centralized-cache/ HDFS集中式的缓存管理原理与代码剖析 Hadoop 2.3.0已经发布了,其 ...

  7. mlock家族:锁定物理内存【转】

    转自:http://blog.csdn.net/fjt19900921/article/details/8074541 锁住内存是为了防止这段内存被操作系统swap掉.并且由于此操作风险高,仅超级用户 ...

  8. Input系统—ANR原理分析(转)

    一. 概述 当input事件处理得慢就会触发ANR,那ANR内部原理是什么,哪些场景会产生ANR呢. “工欲善其事必先利其器”,为了理解input ANR原理,前面几篇文章疏通了整个input框架的处 ...

  9. Android10_原理机制系列_事件传递机制

    前言和概述 Android的输入设备,最常用的就是 触摸屏和按键 了.当然还有其他方式,比如游戏手柄,比如支持OTG设备,则可以链接鼠标.键盘等. 那么这些设备的操作 是如何传递到系统 并 控制界面的 ...

随机推荐

  1. saltstack grains

    saltstack的grains类似于ansible的setup模块,主要作用为手机客户端的主机基本信息(cpu,内核,os,virtual等),定义在客户端 [root@k8s_master ~]# ...

  2. ranger部署文档(记)

    目录 概览... 2 1.      ranger-admin. 2 2.      ranger-user-sync. 2 3.      ranger-*-plugins. 2 安装... 3 1 ...

  3. Nginx记录-nginx 负载均衡5种配置方式(转载)

    nginx 负载均衡5种配置方式 1.轮询(默认)   每个请求按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器,如果后端服务器down掉,能自动剔除.  2.weight 指定轮询几率,weight和访问比率成 ...

  4. Web API中的返回值类型

    WebApi中的返回值类型大致可分为四种: Void/ IHttpActionResult/ HttpResponseMessage /自定义类型 一.Void void申明方法没有返回值,执行成功后 ...

  5. [C#]一个简易的、轻量级的方法并行执行线程辅助类

      一个简易的.轻量级的方法并行执行线程辅助类 在实际应用中,经常要让多个方法并行执行以节约运行时间,线程就是必不可少的了,而多线程的管理经常又是一件头疼的事情,比如方法并行执行异步的返回问题,方法并 ...

  6. springBoot中的定时任务

    springBoot中的定时任务 1:在Spring Boot的主类中加入@EnableScheduling注解,启用定时任务的配置 2:新建ScheduledTasks任务类 : package c ...

  7. 用IntelliJ IDEA搭建第一个SpringBoot例子

    前言:最近把IntelliJ IDEA弄好了,也偶然接触到了springboot这个新的微服务框架.发现这个框架简单但也有一些不足.听说springboot可以在140个字符内发布一个web应用.所以 ...

  8. functools学习记录

    装饰器demo def wrapper(func): print('装饰器工作了') def inner(*args,**kwargs): return func(*args,**kwargs) re ...

  9. 细说shiro之三:在独立应用中使用shiro

    官网:https://shiro.apache.org/ 1. 下载在非Web环境的独立应用中使用Shiro时,只需要shiro-core组件.在Maven项目中的依赖配置如下: <depend ...

  10. jsp实现验证码登陆

    login.jsp: <%@ page language="java" import="java.util.*,com.cn.servlet.*" pag ...