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隨著科技發(fā)展的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，現(xiàn)代應(yīng)用程序所需消耗的內(nèi)存越來(lái)越大，而應(yīng)用程序內(nèi)存性能的優(yōu)化越來(lái)越成為關(guān)鍵問(wèn)題。而linux mlock技術(shù)的出現(xiàn)，為解決這一問(wèn)題提供了有力的工具。
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什么是Linux Mlock？
Linux Mlock技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)虛擬內(nèi)存的鎖定，使得該區(qū)域不會(huì)被交換到磁盤(pán)上去。因?yàn)槿绻麘?yīng)用程序中一些重要的數(shù)據(jù)被頁(yè)式內(nèi)存管理系統(tǒng)換出到磁盤(pán)上，那么在使用這些數(shù)據(jù)的時(shí)候就需要從磁盤(pán)上調(diào)入，增加了讀寫(xiě)操作的時(shí)間延遲，極大地降低了應(yīng)用程序性能。
使用Linux Mlock技術(shù)可以預(yù)先鎖定一些重要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)一直處于物理內(nèi)存的區(qū)域，不會(huì)被換出到磁盤(pán)上，從而可以使得讀寫(xiě)速度更快，提高應(yīng)用程序的整體性能。
Linux Mlock技術(shù)具有哪些優(yōu)點(diǎn)？
1. 提高應(yīng)用程序的整體性能
正如前面所述，當(dāng)數(shù)據(jù)被交換到磁盤(pán)上時(shí)，會(huì)增加讀寫(xiě)操作的延遲，從而降低應(yīng)用程序的讀寫(xiě)速度。而使用Linux Mlock技術(shù)可以使數(shù)據(jù)一直處于物理內(nèi)存的區(qū)域，減少了交換的操作，提高了讀寫(xiě)速度，從而提高應(yīng)用程序整體的性能。
2. 提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度
在沒(méi)有使用Linux Mlock技術(shù)的情況下，一頁(yè)內(nèi)存被進(jìn)程釋放后，系統(tǒng)可以將其排序，以便在未來(lái)某個(gè)時(shí)刻將其交換到磁盤(pán)上。而使用Linux Mlock技術(shù)后，這些頁(yè)面將被永久鎖定在內(nèi)存中，不會(huì)消耗排序和交換的時(shí)間，從而提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
3. 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性
當(dāng)系統(tǒng)物理內(nèi)存不足時(shí)，虛擬內(nèi)存管理系統(tǒng)會(huì)通過(guò)交換將某些頁(yè)面移動(dòng)到磁盤(pán)上來(lái)。但這將同時(shí)降低系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，因?yàn)樗械拇疟P(pán)操作都需要一定的時(shí)間，磁盤(pán)讀寫(xiě)的速度比內(nèi)存要慢得多。而使用Linux Mlock技術(shù)后，鎖定了所需頁(yè)面的內(nèi)存大小，式內(nèi)核在物理內(nèi)存不足的情況下就不會(huì)將其換出到磁盤(pán)，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。
4. 對(duì)于內(nèi)存泄漏的檢測(cè)很有幫助
在程序運(yùn)行的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)內(nèi)存占用率增長(zhǎng)得特別快，這很可能是由于程序中的某些內(nèi)存發(fā)生了泄漏。如果應(yīng)用程序中的內(nèi)存被鎖定，那么內(nèi)存泄漏也就不會(huì)導(dǎo)致物理內(nèi)存爆炸，而是會(huì)直接導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰，從而讓程序員更容易發(fā)現(xiàn)和調(diào)試。
如何使用Linux Mlock技術(shù)？
使用Linux Mlock技術(shù)最常見(jiàn)的方法是通過(guò)mlock（）系統(tǒng)調(diào)用。mlock（）系統(tǒng)調(diào)用可以將指定的內(nèi)存區(qū)域鎖定，并禁止將其換出到磁盤(pán)。
Mlock（）系統(tǒng)調(diào)用的原型定義如下：
int mlock(const void *addr, size_t len);
關(guān)于mlock（）系統(tǒng)調(diào)用的介紹和使用可以參考Linux的手冊(cè)。使用Linux Mlock技術(shù)需要謹(jǐn)慎，因?yàn)槭褂貌划?dāng)會(huì)導(dǎo)致物理內(nèi)存頁(yè)的資源耗盡，進(jìn)而再次影響應(yīng)用程序性能。另外，由于在使用Linux Mlock技術(shù)的同時(shí)也需要注意一些其他的因素，因此操作系統(tǒng)的管理員應(yīng)該謹(jǐn)慎操作。
結(jié)論
Linux Mlock技術(shù)的出現(xiàn)為現(xiàn)代應(yīng)用程序提供了非常有用的工具，可以通過(guò)鎖定內(nèi)存區(qū)域使得應(yīng)用程序的性能更加優(yōu)化。使用Linux Mlock技術(shù)可以提高應(yīng)用程序整體的性能，系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，以及幫助程序員檢測(cè)應(yīng)用程序中內(nèi)存泄漏的問(wèn)題。但需要注意的是，使用Linux Mlock技術(shù)需要謹(jǐn)慎操作，否則可能會(huì)導(dǎo)致物理內(nèi)存頁(yè)的資源耗盡，進(jìn)而影響應(yīng)用程序性能。
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列舉幾種系統(tǒng)調(diào)用
操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的所有系統(tǒng)調(diào)用所構(gòu)成的即程序接口或應(yīng)用編程接口(Application Programming Interface，API)。是應(yīng)用程序同系統(tǒng)之間的接口。
Linux系統(tǒng)調(diào)用，包含了大部分常用系統(tǒng)調(diào)用和由系統(tǒng)調(diào)用派生出的的函數(shù)。
一、進(jìn)程控制：
fork 創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程
clone 按指定條件創(chuàng)建子進(jìn)程
execve 運(yùn)行可執(zhí)行文敗困姿件
exit 中止進(jìn)程
_exit 立即中止當(dāng)前進(jìn)程
getdtablesize 進(jìn)程所能打開(kāi)的更大文件數(shù)
getpgid 獲取指定進(jìn)程組標(biāo)識(shí)號(hào)
setpgid 設(shè)置指定進(jìn)程組標(biāo)志號(hào)
getpgrp 獲取當(dāng)前進(jìn)程組標(biāo)識(shí)號(hào)
setpgrp 設(shè)置當(dāng)前進(jìn)程組標(biāo)志號(hào)
getpid 獲取進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)
getppid 獲取父進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)
getpriority 獲取調(diào)度優(yōu)先級(jí)
setpriority 設(shè)置調(diào)度優(yōu)先級(jí)
modify_ldt 讀寫(xiě)進(jìn)程的本地描述表
nanosleep 使進(jìn)程睡眠指定的時(shí)間
nice 改變分時(shí)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)
pause 掛起進(jìn)程，等待信號(hào)
personality 設(shè)置進(jìn)程運(yùn)行域
prctl 對(duì)進(jìn)程進(jìn)行特定操作
ptrace 進(jìn)程跟蹤
sched_get_priority_max 取得靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的尺褲上限
sched_get_priority_min 取得靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的下限
sched_getparam 取得進(jìn)程的調(diào)度參數(shù)
sched_getscheduler 取得指定進(jìn)程的調(diào)度策略
sched_rr_get_interval 取得按RR算法調(diào)度的實(shí)時(shí)進(jìn)程的時(shí)間片長(zhǎng)度
sched_setparam 設(shè)置進(jìn)程的調(diào)度參數(shù)
sched_setscheduler 設(shè)置指定進(jìn)程的調(diào)度策略和參數(shù)
sched_yield 進(jìn)程主動(dòng)讓出處理器,并將自己等候調(diào)度隊(duì)列隊(duì)尾
vfork 創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，以供執(zhí)行新程序，常與execve等同時(shí)使用
wait 等待子進(jìn)程終止
wait3 參見(jiàn)wait
waitpid 等待指定子進(jìn)程終止
wait4 參見(jiàn)waitpid
capget 獲取進(jìn)程權(quán)限
capset 設(shè)置進(jìn)程權(quán)限
getsid 獲取會(huì)晤標(biāo)識(shí)號(hào)
setsid 設(shè)置會(huì)晤標(biāo)識(shí)號(hào)
二、文件系統(tǒng)控制
1、文件讀寫(xiě)操作察絕
fcntl 文件控制
open 打開(kāi)文件
creat 創(chuàng)建新文件
close 關(guān)閉文件描述字
read 讀文件
write 寫(xiě)文件
readv 從文件讀入數(shù)據(jù)到緩沖數(shù)組中
writev 將緩沖數(shù)組里的數(shù)據(jù)寫(xiě)入文件
pread 對(duì)文件隨機(jī)讀
pwrite 對(duì)文件隨機(jī)寫(xiě)
lseek 移動(dòng)文件指針
_llseek 在64位地址空間里移動(dòng)文件指針
dup 復(fù)制已打開(kāi)的文件描述字
dup2 按指定條件復(fù)制文件描述字
flock 文件加/解鎖
poll I/O多路轉(zhuǎn)換
truncate 截?cái)辔募?
ftruncate 參見(jiàn)truncate
umask 設(shè)置文件權(quán)限掩碼
fsync 把文件在內(nèi)存中的部分寫(xiě)回磁盤(pán)
2、文件系統(tǒng)操作
access 確定文件的可存取性
chdir 改變當(dāng)前工作目錄
fchdir 參見(jiàn)chdir
chmod 改變文件方式
fchmod 參見(jiàn)chmod
chown 改變文件的屬主或用戶組
fchown 參見(jiàn)chown
lchown 參見(jiàn)chown
chroot 改變根目錄
stat 取文件狀態(tài)信息
lstat 參見(jiàn)stat
fstat 參見(jiàn)stat
statfs 取文件系統(tǒng)信息
fstatfs 參見(jiàn)statfs
readdir 讀取目錄項(xiàng)
getdents 讀取目錄項(xiàng)
mkdir 創(chuàng)建目錄
mknod 創(chuàng)建索引節(jié)點(diǎn)
rmdir 刪除目錄
rename 文件改名
link 創(chuàng)建鏈接
symlink 創(chuàng)建符號(hào)鏈接
unlink 刪除鏈接
readlink 讀符號(hào)鏈接的值
mount 安裝文件系統(tǒng)
umount 卸下文件系統(tǒng)
ustat 取文件系統(tǒng)信息
utime 改變文件的訪問(wèn)修改時(shí)間
utimes 參見(jiàn)utime
quotactl 控制磁盤(pán)配額
三、系統(tǒng)控制
ioctl I/O總控制函數(shù)
_sysctl 讀/寫(xiě)系統(tǒng)參數(shù)
acct 啟用或禁止進(jìn)程記賬
getrlimit 獲取系統(tǒng)資源上限
setrlimit 設(shè)置系統(tǒng)資源上限
getrusage 獲取系統(tǒng)資源使用情況
uselib 選擇要使用的二進(jìn)制函數(shù)庫(kù)
ioperm 設(shè)置端口I/O權(quán)限
iopl 改變進(jìn)程I/O權(quán)限級(jí)別
outb 低級(jí)端口操作
reboot 重新啟動(dòng)
swapon 打開(kāi)交換文件和設(shè)備
swapoff 關(guān)閉交換文件和設(shè)備
bdflush 控制bdflush守護(hù)進(jìn)程
sysfs 取核心支持的文件系統(tǒng)類(lèi)型
sysinfo 取得系統(tǒng)信息
adjtimex 調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘
alarm 設(shè)置進(jìn)程的鬧鐘
getitimer 獲取計(jì)時(shí)器值
setitimer 設(shè)置計(jì)時(shí)器值
gettimeofday 取時(shí)間和時(shí)區(qū)
settimeofday 設(shè)置時(shí)間和時(shí)區(qū)
stime 設(shè)置系統(tǒng)日期和時(shí)間
time 取得系統(tǒng)時(shí)間
times 取進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間
uname 獲取當(dāng)前UNIX系統(tǒng)的名稱、版本和主機(jī)等信息
vhangup 掛起當(dāng)前終端
nfsservctl 對(duì)NFS守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行控制
vm86 進(jìn)入模擬8086模式
create_module 創(chuàng)建可裝載的模塊項(xiàng)
delete_module 刪除可裝載的模塊項(xiàng)
init_module 初始化模塊
query_module 查詢模塊信息
*get_kernel_syms 取得核心符號(hào),已被query_module代替
四、內(nèi)存管理
brk 改變數(shù)據(jù)段空間的分配
rk 參見(jiàn)brk
mlock 內(nèi)存頁(yè)面加鎖
munlock 內(nèi)存頁(yè)面解鎖
mlockall 調(diào)用進(jìn)程所有內(nèi)存頁(yè)面加鎖
munlockall 調(diào)用進(jìn)程所有內(nèi)存頁(yè)面解鎖
mmap 映射虛擬內(nèi)存頁(yè)
munmap 去除內(nèi)存頁(yè)映射
mremap 重新映射虛擬內(nèi)存地址
msync 將映射內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)回磁盤(pán)
mprotect 設(shè)置內(nèi)存映像保護(hù)
getpagesize 獲取頁(yè)面大小
sync 將內(nèi)存緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫(xiě)回硬盤(pán)
cacheflush 將指定緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫(xiě)回磁盤(pán)
五、網(wǎng)絡(luò)管理
getdomainname 取域名
setdomainname 設(shè)置域名
gethostid 獲取主機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào)
sethostid 設(shè)置主機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào)
gethostname 獲取本主機(jī)名稱
sethostname 設(shè)置主機(jī)名稱
六、socket控制
socketcall socket系統(tǒng)調(diào)用
socket 建立socket
bind 綁定socket到端口
connect 連接遠(yuǎn)程主機(jī)
accept 響應(yīng)socket連接請(qǐng)求
send 通過(guò)socket發(fā)送信息
sendto 發(fā)送UDP信息
sendmsg 參見(jiàn)send
recv 通過(guò)socket接收信息
recvfrom 接收UDP信息
recvmsg 參見(jiàn)recv
listen 監(jiān)聽(tīng)socket端口
select 對(duì)多路同步I/O進(jìn)行輪詢
shutdown 關(guān)閉socket上的連接
getsockname 取得本地socket名字
getpeername 獲取通信對(duì)方的socket名字
getsockopt 取端口設(shè)置
setsockopt 設(shè)置端口參數(shù)
sendfile 在文件或端口間傳輸數(shù)據(jù)
socketpair 創(chuàng)建一對(duì)已聯(lián)接的無(wú)名socket
七、用戶管理
getuid 獲取用戶標(biāo)識(shí)號(hào)
setuid 設(shè)置用戶標(biāo)志號(hào)
getgid 獲取組標(biāo)識(shí)號(hào)
setgid 設(shè)置組標(biāo)志號(hào)
getegid 獲取有效組標(biāo)識(shí)號(hào)
setegid 設(shè)置有效組標(biāo)識(shí)號(hào)
geteuid 獲取有效用戶標(biāo)識(shí)號(hào)
seteuid 設(shè)置有效用戶標(biāo)識(shí)號(hào)
setregid 分別設(shè)置真實(shí)和有效的的組標(biāo)識(shí)號(hào)
setreuid 分別設(shè)置真實(shí)和有效的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)
getresgid 分別獲取真實(shí)的,有效的和保存過(guò)的組標(biāo)識(shí)號(hào)
setresgid 分別設(shè)置真實(shí)的,有效的和保存過(guò)的組標(biāo)識(shí)號(hào)
getresuid 分別獲取真實(shí)的,有效的和保存過(guò)的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)
setresuid 分別設(shè)置真實(shí)的,有效的和保存過(guò)的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)
setfsgid 設(shè)置文件系統(tǒng)檢查時(shí)使用的組標(biāo)識(shí)號(hào)
setfsuid 設(shè)置文件系統(tǒng)檢查時(shí)使用的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)
getgroups 獲取后補(bǔ)組標(biāo)志清單
setgroups 設(shè)置后補(bǔ)組標(biāo)志清單
八、進(jìn)程間通信
ipc 進(jìn)程間通信總控制調(diào)用
1、信號(hào)
sigaction 設(shè)置對(duì)指定信號(hào)的處理方法
sigprocmask 根據(jù)參數(shù)對(duì)信號(hào)集中的信號(hào)執(zhí)行阻塞/解除阻塞等操作
sigpending 為指定的被阻塞信號(hào)設(shè)置隊(duì)列
sigsuspend 掛起進(jìn)程等待特定信號(hào)
signal 參見(jiàn)signal
kill 向進(jìn)程或進(jìn)程組發(fā)信號(hào)
*sigblock 向被阻塞信號(hào)掩碼中添加信號(hào),已被sigprocmask代替
*siggetmask 取得現(xiàn)有阻塞信號(hào)掩碼,已被sigprocmask代替
*sigsetmask 用給定信號(hào)掩碼替換現(xiàn)有阻塞信號(hào)掩碼,已被sigprocmask代替
*sigmask 將給定的信號(hào)轉(zhuǎn)化為掩碼,已被sigprocmask代替
*sigpause 作用同sigsuspend,已被sigsuspend代替
sigvec 為兼容BSD而設(shè)的信號(hào)處理函數(shù),作用類(lèi)似sigaction
ssetmask ANSI C的信號(hào)處理函數(shù),作用類(lèi)似sigaction
2、消息
msgctl 消息控制操作
msgget 獲取消息隊(duì)列
msgsnd 發(fā)消息
msgrcv 取消息
3、管道
pipe 創(chuàng)建管道
4、信號(hào)量
semctl 信號(hào)量控制
semget 獲取一組信號(hào)量
semop 信號(hào)量操作
5、共享內(nèi)存
shmctl 控制共享內(nèi)存
shmget 獲取共享內(nèi)存
shmat 連接共享內(nèi)存
shmdt 拆卸共享內(nèi)存
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