Библиотека сайта rus-linux.net
Что каждый программист должен знать о памяти. Часть 5.
Оригинал: What every programmer should know about memory. Memory part 5: What programmers can do.
Автор: Ulrich Drepper
Дата публикации: 23.10.2007
Перевод: Капустин С.В.
Дата перевода: 30.10.2009
6. Что могут делать программисты - оптимизация кэша
6.2 Доступ к кэшу
6.2.4 Оптимизация использования TLB
Есть два вида оптимизации использования TLB. Первый вид оптимизации - это снизить количество страниц, которые использует программа. Это автоматически приводит к снижению количества промахов TLB. Второй вид оптимизации - это сделать поиск TLB дешевле снижением количества страниц каталога высокого уровня, которые должны быть размещены в памяти. Меньшее количество страниц означает меньшее использование памяти, что может привести к более высокому проценту попаданий кэша при поиске в каталоге.
Первая оптимизация тесно связана с минимизацией ошибок страниц. Мы подробнее обсудим эту тему в разделе 7.5. В то время как ошибки страниц - это обычно одноразовые потери, промахи TLB - это потери постоянные, учитывая то, что кэш TLB обычно маленький и часто очищается. Ошибки страниц обходятся дороже на порядки, чем промахи TLB, но если программа выполняется достаточно долго и определенные части программы выполняются достаточно часто, то промахи TLB могут даже перевесить ошибки страниц. Следовательно, важно рассматривать оптимизацию страниц не только как связанную с ошибками страниц, но и с промахами TLB тоже. Разница здесь в том, что в то время как оптимизация ошибок страниц требует только группировки кода и данных по ширине страницы, оптимизация TLB требует, чтобы в каждый момент времени использовалось как можно меньше записей TLB.
Вторую оптимизацию TLB ещё тяжелее контролировать. Количество используемых каталогов страниц зависит от распределения диапазонов адресов, используемых в виртуальном адресном пространстве процесса. Широко варьирующиеся местоположения в адресном пространстве означают большее количество каталогов. Сложность состоит в том, что рандомизация местоположения адресов (ASLR - Address Space Layout Randomization) как раз и приводит к такой ситуации. Загрузка адресов стека, DSO, кучи и, возможно, исполняемого файла рандомизируется во время выполнения, для того чтобы предотвратить атаки на машину с помощью подбора адресов функций или переменных.
Для максимальной производительности ASLR определенно должна быть отключена. Однако стоимость дополнительных каталогов довольно низкая, чтобы сделать этот шаг ненужным всегда, кроме нескольких экстремальных случаев. Одна возможная оптимизация, которую ядро может выполнить в любое время, - это убедится, что каждое отображение не нарушает границы адресного пространства между двумя каталогами. Это немного ограничит ASLR, но не настолько, чтобы существенно ослабить её.
Единственный случай, когда программист непосредственно сталкивается с этим, - это когда регион адресного пространства запрашивается явным образом. Это получается при использовании mmap с MAP_FIXED. Распределять новый регион адресного пространства таким образом очень опасно и это редко используется. Это однако возможно и, если это используется, то программист должен знать о границах каталогов страниц последнего уровня и выбирать запрашиваемый адрес подходящим образом.
| Назад | Оглавление | Вперед |