mmap 或 malloc 是否分配 RAM？

Question

我知道这可能是一个愚蠢的问题，但我一直在寻找一段时间，无法找到明确的答案。如果我使用mmap 或malloc（在C 语言中，在Linux 机器上），是否其中一个会在RAM 中分配空间？例如，如果我有 2GB 的 RAM 并且想使用所有可用的 RAM，我可以只使用 malloc/memset 组合、mmap，还是有其他我不知道的选项？

我想编写一系列简单的程序，它们可以同时运行并保留进程中使用的所有 RAM 以强制使用交换，并频繁换入/换出页面。我已经用下面的程序试过了，但这并不是我想要的。它确实分配内存（RAM？），并强制使用交换（如果有足够的实例正在运行），但是当我调用sleep 时，这并不仅仅锁定内存不被使用（所以实际上没有任何东西被交换或从其他进程中出来？），还是我误解了什么。

例如，如果我运行 3 次，我将使用前两个实例的 2GB（全部）RAM，然后第三个实例将前两个实例中的一个交换出（RAM）和当前实例进入内存？还是实例 #3 只使用磁盘或虚拟内存运行？

这又带来了一点，我是否需要分配足够的内存来使用所有可用的虚拟内存以及要使用的交换分区？

最后，mmap（或任何其他 C 函数。地狱，如果适用的话，甚至是另一种语言）会更好吗？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h> 

#define MB(size) ( (size) * 1024 * 1024)
#define GB(size) ( (size) * 1024 * 1024 * 1024)


int main(){
    char *p;
    p = (char *)malloc(MB(512));
    memset(p, 'T', MB(512));
    printf(".5 GB allocated...\n");

    char *q;
    q = (char *)malloc(MB(512));
    memset(q, 'T', MB(512));
    printf("1 GB allocated...\n");
    printf("Sleeping...\n");

    sleep(300);
}

** 编辑：我正在为我的操作系统使用 CentOS 6.4（带有 3.6.0 内核），如果有帮助的话。

Answer 1

这里的理论和实践差别很大。理论上，mmap 和 malloc 都不会分配实际的 RAM，但实际上它们会分配。

mmap 将分配 RAM 来存储虚拟内存区域数据结构 (VMA)。如果mmap 与要映射的实际文件一起使用，它将（除非明确说明不同）进一步分配几页 RAM 来预取映射文件的内容。
除此之外，它只保留地址空间，RAM将在第一次访问时分配。

malloc 类似地，通过sbrk 或mmap 告诉操作系统它想要管理一些（通常比你大请求）地址空间的区域。然后，它通过某种或多或少复杂的算法细分这个巨大的区域，最后保留一部分地址空间（正确对齐和舍入）供您使用，并返回一个指向它的指针。
但是： malloc 还需要在某处存储一些额外的信息，否则free 将无法在以后完成它的工作。除了起始地址之外，至少free 需要知道分配块的大小。通常，malloc 因此会秘密分配一些额外的字节，这些字节紧接在您获得的地址之前——您不知道，它不会告诉您。

现在问题的症结在于，虽然 理论上 malloc 不会触及它管理的内存并且不会分配物理 RAM，但 实际上它会 .这确实会导致页面错误和内存页面被创建（即正在使用 RAM）。
您可以在 Linux 下通过继续调用 malloc 来验证这一点，然后观察 OOP 杀手将您的进程炸毁，因为系统耗尽了物理 RAM，而实际上 应该 还剩很多。 p>

Answer 2

这非常依赖于操作系统/机器。

在大多数操作系统中，它们都不分配 RAM。它们都分配 VM 空间。它们使一定范围的进程虚拟内存可供使用。 RAM 通常在第一次写入时由操作系统稍后分配。在那之前，这些分配不使用 RAM（除了将它们列为有效 VM 空间的页表）。

如果要分配物理 RAM，则必须使每个页面（sysconf(_SC_PAGESIZE) 为您提供系统页面大小）变脏。

在 Linux 中，您可以在 /proc/self/smaps 中查看包含所有详细信息的 VM 映射。 Rss 是该映射的常驻集（RAM 中有多少常驻），其他所有脏的都将被换出。所有非脏内存都可以使用，但在那之前不会存在。

你可以用类似的东西弄脏所有页面

size_t mem_length;
char (*my_memory)[sysconf(_SC_PAGESIZE)] = mmap(
      NULL
    , mem_length
    , PROT_READ | PROT_WRITE
    , MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS
    , -1
    , 0
    );

int i;
for (i = 0; i * sizeof(*my_memory) < mem_length; i++) {
    my_memory[i][0] = 1;
}

在某些实现中，这也可以通过将MAP_POPULATE 标志传递给mmap 来实现，但是（取决于您的系统）如果您尝试映射更多，则它可能会失败mmap 和ENOMEM内存可用。