Управление своп-файлом
Отображение файлов в память в Unix
Системы семейства Unix предоставляют пользователям доступ к механизмам, используемым при загрузке программ, в виде системного вызова mmap. Этот вызов отображает участок файла в память. Отображение возможно в двух режимах: MAP_SHARED изменения в памяти отображаются в файле – таким образом mmap можно использовать для реализации разделяемой памяти и MAP_PRIVATE (соответственно, изменения памяти в файле не отображаются – при этом измененные страницы копируются в своп-файл).
Широко используется выделение памяти при помощи отображения псевдофайла /dev/zero (файл бесконечной длины, состоящий из одних нулей) в память в режиме MAP_PRIVATE.
Даже когда место под своп-файл выделяется динамически, система обычно предоставляет возможность ограничивать его рост. У интерактивных систем при приближении к границе емкости своп-файла система часто начинает выдавать предупреждения пользователю. Однако основным видом реакции на переполнение или превышение лимитов роста своп-файла является отказ выделять память прикладным программам.
Поэтому грамотно написанные программы всегда должны проверять, нормально ли завершился запрос на выделение памяти, и по возможности разумно обрабатывать ненормальное завершение. Это нужно не только в том случае, когда программа будет переноситься в систему без виртуальной памяти, но и во вполне штатной (хотя и относительно редкой) ситуации переполнения свопа.
Иногда, впрочем, система может выделять память (точнее, не память, а только адресное пространство) программам без оглядки на то, сколько есть свободного свопа. Эта довольно опасная стратегия, называемая overcommit, на первый взгляд кажется бессмысленной или полезной только в очень специальных случаях, например при использовании разреженных массивов. В действительности эта стратегия оправдана и тогда, когда мы можем быть уверены, что большинство выделенных процессу страниц никогда не будут использованы, например, при широком применении стратегии copy-on-write.
Overcommit в Unix
В системах семейства Unix копирование при записи применяется не только при загрузке сегментов данных программ и отображений файлов в память, но и при создании задач. Системный вызов fork (подробнее обсуждался в главе 3) создает полную копию адресного пространства процесса, выполнившего этот вызов. Физического копирования, естественно, не происходит. Вместо этого система отображает память родительского процесса в адресное пространство потомка и устанавливает защиту от записи на все страницы обеих задач. Когда какая-то из задач пытается осуществить запись, соответствующая страница физически копируется и запись осуществляется уже в копию.
Большинство порожденных задач исполняют системный вызов exec вскоре после создания, изменив лишь несколько переменных в своем адресном пространстве. При таком стиле работы с памятью, действительно, многие выделяемые страницы не используются никогда, а большинство из используемых только прочитываются, поэтому overcommit является стандартной стратегией выделения памяти в Unix.