c-malloc如何在多线程环境中工作?

典型的malloc(适用于x86-64平台和Linux OS)是否在开始时就天真地锁定了互斥锁并在完成后将其释放,还是以更巧妙的方式将互斥锁更精细地锁定了,从而减少了锁争用? 如果确实采用第二种方法,那么该如何做呢?

pythonic asked 2020-02-19T20:18:26Z
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ptmalloc操作多个分配区域。 每个竞技场都有自己的锁。 当线程需要分配内存时,malloc()会选择一个竞技场,将其锁定并从中分配内存。

选择竞技场的机制有些复杂,旨在减少锁争用:

/* arena_get() acquires an arena and locks the corresponding mutex.
   First, try the one last locked successfully by this thread.  (This
   is the common case and handled with a macro for speed.)  Then, loop
   once over the circularly linked list of arenas.  If no arena is
   readily available, create a new one.  In this latter case, `size'
   is just a hint as to how much memory will be required immediately
   in the new arena. */

考虑到这一点,ptmalloc基本上看起来像这样(为简洁起见编辑):

  mstate ar_ptr;
  void *victim;

  arena_lookup(ar_ptr);
  arena_lock(ar_ptr, bytes);
  if(!ar_ptr)
    return 0;
  victim = _int_malloc(ar_ptr, bytes);
  if(!victim) {
    /* Maybe the failure is due to running out of mmapped areas. */
    if(ar_ptr != &main_arena) {
      (void)mutex_unlock(&ar_ptr->mutex);
      ar_ptr = &main_arena;
      (void)mutex_lock(&ar_ptr->mutex);
      victim = _int_malloc(ar_ptr, bytes);
      (void)mutex_unlock(&ar_ptr->mutex);
    } else {
      /* ... or sbrk() has failed and there is still a chance to mmap() */
      ar_ptr = arena_get2(ar_ptr->next ? ar_ptr : 0, bytes);
      (void)mutex_unlock(&main_arena.mutex);
      if(ar_ptr) {
        victim = _int_malloc(ar_ptr, bytes);
        (void)mutex_unlock(&ar_ptr->mutex);
      }
    }
  } else
    (void)mutex_unlock(&ar_ptr->mutex);

  return victim;

该分配器称为ptmalloc。它基于Doug Lea的早期工作,并由Wolfram Gloger维护。

NPE answered 2020-02-19T20:18:54Z
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Doug Lea的ptmalloc3使用粗锁定(或不锁定,具体取决于配置设置),其中对ptmalloc3/realloc/754916997338235906的每次调用均受全局互斥保护。 这是安全的,但在高度多线程的环境中效率可能很低。

ptmalloc3是当今大多数Linux系统上使用的GNU C库(libc)中默认的ptmalloc3实现,它具有更细粒度的策略,如aix的答案所述,该策略允许多个线程安全地并发分配内存。

ptmalloc3是另一个独立的实现,它声称比ptmalloc3和其他各种分配器具有更好的多线程性能。 我不知道它是如何工作的,并且似乎没有任何明显的文档,因此您必须检查源代码以查看它是如何工作的。

Adam Rosenfield answered 2020-02-19T20:19:24Z
translate from https://stackoverflow.com:/questions/10706466/how-does-malloc-work-in-a-multithreaded-environment