Вопрос или проблема
Я хотел бы получить большой непрерывный буфер, возможно, больший, чем доступная оперативная память. Поскольку будут использованы только части буфера, я бы хотел выделять и освобождать физическую память по мере необходимости, сохраняя только то, что используется, вместо того чтобы загружать весь буфер.
Я могу зарезервировать виртуальную память, выделяя её только в момент доступа с использованием mmap с флагом MAP_NORESERVE, но munmap может удалять только целые отображения, поэтому доступная физическая память быстро исчезает.
Могу ли я выделять и освобождать физическую память для частей непрерывного виртуального адресного пространства по мере необходимости, или я неправильно понимаю взаимосвязь между виртуальной и физической памятью?
Ответ или решение
Для эффективного управления виртуальной и физической памятью, особенно когда речь идет о создании больших буферов, важно понимать различия между виртуальной и физической памятью, а также механизмы, которые позволяют управлять ими.
Понимание взаимосвязи между виртуальной и физической памятью
Виртуальная память — это абстракция, предоставляемая операционной системой, которая дает приложению возможность работать с большими объемами памяти, чем реально доступно в физическом объеме RAM. Это достигается за счет использования файла подкачки (swap file) и управления страницами памяти.
Физическая память включает в себя реальный RAM, доступный вашему компьютеру. Операционная система управляет тем, какие части виртуальной памяти сопоставляются с физической памятью, по мере необходимости, с использованием страниц.
Резервирование виртуальной памяти без немедленного использования физической
Чтобы создать большой буфер, который потенциально превышает доступный объем RAM, и при этом управлять физической памятью по мере необходимости, вы можете использовать системные вызовы, такие как mmap с флагом MAP_NORESERVE. Этот флаг позволяет резервировать виртуальный адресный пространство без немедленного резервирования физической памяти.
Динамическое распределение физической памяти
Однако, как вы правильно отметили, munmap освобождает память только для целых блоков. Чтобы управлять физической памятью более гибко, вы можете рассмотреть использование стратегий управления страницами, таких как:
-
Системные вызовы
mprotect: Вы можете защитить или сделать доступными страницы памяти по мере необходимости. Например, можно сначала создать буфер и установить страницы в режим "недоступно", а затем активировать их, когда они потребуются. -
Использование
mmapиmunmapдля частичного освобождения: Вместо освобождения всего буфера, можно разбивать его на меньшие фрагменты и освобождать только те части, которые больше не нужны. Это потребует вашего контроля за тем, какие страницы активны и какие нет. -
Подход с использованием аллокаторов памяти: Некоторые аллокаторы памяти, такие как
jemallocилиtcmalloc, могут эффективно управлять большими динамическими разделами памяти и поддерживать множество механизмов для перераспределения и освобождения памяти. -
Использование своп-файла: Система может поддерживать своп-файлы, чтобы использовать дополнительное хранилище при нехватке физической памяти, но такая стратегия повлечет за собой снижение производительности при обращении к этому хранилищу.
Заключение
Кратко подведем итоги: вы можете создать большой виртуальный буфер с использованием mmap и MAP_NORESERVE. Для управления физической памятью на лету вам потребуется использовать более сложные механизмы, такие как mprotect, сегментация вашего буфера, а также, возможно, использование более продвинутых аллокаторов памяти. Понимание ключевых принципов виртуальной и физической памяти позволит вам эффективно реализовать вашу задачу.