惰性过量分配和 calloc

问题描述

知情人士能否解释一下延迟支持的堆存储如何与 calloc/realloc 的内存归零保证交互？具体来说，我想知道：

1. 如果/当零写入会导致存储立即出现故障
2. 如果/如果不是，我是否应该关注可能发生故障的上下文（例如，从程序集完成的读取系统调用）

解决方法

calloc 可以从操作系统获得保证为零的页面，从而完全避免在用户空间中写入零。 （特别是对于大型分配，否则如果有任何大小合适的空闲列表条目，它会将空闲列表中的某些内容归零。）这就是懒惰的来源。

因此您的页面将从 mmap(MAP_ANONYMOUS) 新鲜出炉，不会受到用户空间的影响。读取它会触发一个软页面错误，写时复制将它映射到一个共享的物理页面零。 （非常有趣的事实，当在巨大的 calloc 分配上进行只读循环时，您可能会遇到 TLB 未命中但 L1d/L2 缓存命中。

写入该页面/其中一个页面（作为第一次访问，或者在 CoW 映射到零页面之后）将软页面错误，Linux 的页面错误处理程序将分配一个新的物理页面和零它。 （所以在缺页之后，整个页面通常在 L1d 缓存中是热的，或者至少是 L2，即使有 faultaround 准备更多的页面并将它们连接到页表中以减少页面错误的数量，如果有相邻的页面也是懒惰分配的）。

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但是不，除了一般的性能调整之外，您通常不需要担心它。如果您在逻辑上拥有一些内存，您可以要求 read 将数据放入其中。 libc 包装器没有在那里做任何特殊的重试；所有的魔法（检查目标页面是否存在并将其像处理为软或硬页面错误）发生在内核的 read 实现中，作为 copy_to_user 的一部分。

（基本上是一个从内核内存到用户空间的 memcpy，如果你向内核传递一个你甚至不逻辑拥有的指针，通过权限检查可以使它返回 -EFAULT . 即如果您从用户空间触摸它就会出现段错误的内存。请注意，您不会从 read(0,NULL,1) 获得 SIGSEGV，只是一个错误。使用 strace ./a.out 来查看，作为实际实现的替代方法在您的手写 asm 中进行错误检查。）