mmap 替代 malloc答案

【问题标题】：mmap substitute for mallocmmap 替代 malloc
【发布时间】：2013-01-25 00:57:56
【问题描述】：

我需要找到一种方法来使用 mmap 而不是 malloc。这怎么可能？（我不只使用 libc 系统调用）是的 brk() 是可能的。我使用了 sbrk() 但意识到它不是系统调用...（x86 内联汇编）

我一直在环顾四周，看到了这个：How to use mmap to allocate a memory in heap? 但这对我没有帮助，因为我有一个段错误。

基本上，我只想创建 3 块内存来存储字符。

说，

char * x = malloc(1000);
char * y = malloc(2000);
char * z = malloc(3000);

如何使用 mmap 实现这一点以及以后如何使用 munmap 释放它？

【问题讨论】：

kernel.org/doc/man-pages/online/pages/man2/sbrk.2.html 是一个系统调用，但已被弃用。
glibc malloc 在适当的情况下使用mmap（例如，如果要分配的字节数超过某个阈值）
取自 malloc 手册页：通常，malloc() 从堆中分配内存，并根据需要使用 sbrk(2) 调整堆的大小。当分配大于 MMAP_THRESHOLD 字节的内存块时，glibc malloc() 实现使用 mmap(2) 将内存分配为私有匿名映射。 MAP_THRESHOLD 默认为 128 kB，但可以使用 mallopt(3) 进行调整。使用 mmap(2) 执行的分配不受 RLIMIT_DATA 资源限制的影响（请参阅 getrlimit(2)）。
你怎么不用libc？ mmap 和 malloc 是 libc 调用。
@LtWorf: malloc 确实是一个标准的libc 函数，但mmap 是一个系统调用，可以在没有任何库的情况下调用......就像Flexo 的答案所示...... .

标签： c assembly x86 malloc mmap

【解决方案1】：

您是否仔细阅读了mmap(2) 手册页？建议多读几遍。

请注意，您只能要求内核 [通过 mmap 等...] 管理与页面大小对齐的内存以及页面大小的倍数 sysconf(_SC_PAGE_SIZE)，这通常是 4096 字节（我假设在我的回答中） .

那么你可能会这样做：

  size_t page_size =  sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
  assert (page_size == 4096); // otherwise this code is wrong

  // 1000 bytes fit into 1*4096
  char *x = mmap (NULL, page_size, PROT_READ|PROT_WRITE, 
                  MAP_ANONYMOUS, -1, (off_t)0);
  if (x == MMAP_FAILED) perror("mmap x"), exit (EXIT_FAILURE);

  // 2000 bytes fit into 1*4096
  char *y = mmap (NULL, page_size, PROT_READ|PROT_WRITE, 
                  MAP_ANONYMOUS, -1, (off_t)0);
  if (y == MMAP_FAILED) perror("mmap y"), exit (EXIT_FAILURE);

稍后释放内存，使用

  if (munmap(x, page_size))
     perror("munmap x"), exit(EXIT_FAILURE);

等

如果要分配 5Kbytes，则需要两页（因为 5Kbytes 1*4096）即mmap(NULL, 2*page_size, ...

实际上，你所有的x、y、z 只占用 8000 字节，可以放入两页，而不是三页……但你只能将 munmap 内存放在一起。

请注意，mmap 是一个系统调用，可能非常昂贵。 malloc 实现注意避免过于频繁地调用它，这就是为什么他们以前管理free-d 区域以便以后重用它们（进一步malloc-s）而无需任何系统调用。在实践中，大多数malloc 实现管理不同的大分配（例如超过一兆字节），通常mmap-ed 在malloc 和munmap-ed 在free 时间......你可以学习一些malloc的源代码。来自MUSL Libc 的可能比 Glibc malloc 更容易阅读。

顺便说一句，/proc/1234/maps 文件向您显示了 pid 1234 进程的内存映射。也可以在终端中尝试cat /proc/self/maps，它会显示该cat 进程的内存映射。

【讨论】：

谢谢，帮了大忙！
应该是“sysconf(_SC_PAGESIZE)”吗？

【解决方案2】：

您可以调用 mmap 在 x86 asm 中进行匿名映射，例如：

    mov eax, 192    ; mmap
    xor ebx, ebx    ; addr   = NULL
    mov ecx, 4096   ; len    = 4096
    mov edx, $7     ; prot   = PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC
    mov esi, $22    ; flags  = MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS
    mov edi, -1     ; fd     = -1 (Ignored for MAP_ANONYMOUS)
    xor ebp, ebp    ; offset = 0 (4096*0) (Ignored for MAP_ANONYMOUS)
    int $80         ; make call (There are other ways to do this too)

【讨论】：