Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

Функция munlосkall()разблокирует всю память текущего процесса.

Контролировать использование памяти удобнее всего с помощью команды top. В колонке SIZEее выходных данных показывается размер виртуального адресного пространства каждой программы (общий размер сегментов кода, данных и стека с учетом выгруженных страниц). В колонке RSSприводится объем резидентной части программы. Сумма значений в столбце RSSне может превышать имеющийся объем ОЗУ, а суммарный показатель по столбцу SIZEне может быть больше 2 Гбайт (в 32-разрядных версиях Linux).

Функции семейства mlock()объявлены в файле .

В разделе 5.3, "Отображение файлов в памяти", рассказывалось о том, как осуществляется отображение файла в памяти. Вспомните, что третьим аргументом функции mmap()является битовое объединение флагов доступа: флаги PROT_READ, PROT_WRITEи PROT_EXECзадают права чтения, записи и выполнения файла, а флаг PROT_NONEозначает запрет доступа. Если программа пытается выполнить над отображаемым файлом недопустимую операцию, ей посылается сигнал SIGSEGV(нарушение сегментации), который приводит к завершению программы.

После того как файл был отображен в памяти, изменить права доступа к нему позволяет функция mprotect(). Ее аргументами является адрес области памяти, размер области и новый набор флагов доступа. Область должна состоять из целых страниц, т.е. начинаться и заканчиваться на границе между страницами.

Учтите, что память, выделяемая функцией malloc(), обычно не выравнивается по границе страниц, даже если размер области кратен размеру страницы. Если требуется защищать память, выделяемую функцией malloc(), нужно запросить более крупный блок, а затем найти в нем участок, выровненный по границе страниц.

Кроме того, с помощью функции mmap()можно обойти функцию malloc()и запрашивать память непосредственно у ядра Linux.

Предположим, к примеру, что программа выделяет страницу, отображая в памяти файл /dev/zero. Память инициализируется как для чтения, так и для записи:

int fd = open("/dev/zero", O_RDONLY);

char* memory =

mmap(NULL, page_size, PROT_READ | PROT_WRITE,

MAP_PRIVATE, fd, 0);

close(fd);

Далее программа запрещает запись в эту область памяти, вызывая функцию mprotect():

mprotect(memory, page_size, PROT_READ);

Существует оригинальная методика контроля памяти: можно защитить область памяти с помощью функций mmap()и mprotect(), а затем обрабатывать сигнал SIGSEGV, посылаемый при попытке доступа к этой памяти. Эта методика иллюстрируется в листинге 8.7.

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

static int alloc_size;

static char* memory;

void segv_handler(int signal_number) {

printf("memory accessed!\n");

mprotect(memory, alloc_size, PROT_READ | PROT_WRITE);

}

int main() {

int fd;

struct sigaction sa;

/* Назначение функции segv_handler() обработчиком сигнала

SIGSEGV. */

memset(&sa, 0, sizeof(sa));

sa.sa_handler = &segv_handler;

sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL);

/* Выделение одной страницы путем отображения в памяти файла

/dev/zero. Сначала память доступна только для записи. */

alloc_size = getpagesize();

fd = open("/dev/zero", O_RDONLY);

memory =

mmap(NULL, alloc_size, PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);

close(fd);

/* Запись на страницу для получения ее копии в частное

использование. */

memory[0] = 0;

/* Запрет на запись в память. */

mprotect(memory, alloc_size, PROT_NONE);

/* Попытка записи в память. */

memory[0] = 1;

/* Удаление памяти. */

printf("all done\n");

munmap(memory, alloc_size);

return 0;

}

Программа работает по следующей схеме.

1. Задается обработчик сигнала SIGSEGV.

2. Файл /dev/zeroотображается в памяти, из которой выделяется одна страница. В эту страницу записывается инициализирующее значение, благодаря чему программе предоставляется частная копия страницы.

3. Программа защищает память, вызывая функцию mprotect()с флагом PROT_NONE.

4. Когда программа впоследствии обращается к памяти, Linux посылает ей сигнал SIGSEGV, который обрабатывается в функции segv_handler(). Обработчик сигнала отменяет защиту памяти, разрешая выполнить операцию записи.

5. Программа удаляет область память с помощью функции munmap().

Функция nanosleep()является более точной версией стандартной функции sleep(), принимая указатель на структуру типа timespec, где время задается с точностью до наносекунды, а не секунды. Правда, особенности работы ОС Linux таковы, что реальная точность оказывается равной 10 мс, но это все равно выше, чем в функции sleep(). Функцию nanosleep()можно использовать в приложениях, где требуется запускать различные операции с короткими интервалами между ними.

В структуре timespecимеются два поля:

■ tv_sес— целое число секунд;

■ tv_nsec— дополнительное число миллисекунд (должно быть меньше, чем 10 9).

Работа функции nanosleep(), как и функции sleep(), прерывается при получении сигнала. При этом функция возвращает значение -1, а в переменную errno записывается код EINTR. Но у функции nanosleep()есть важное преимущество. Она принимает дополнительный аргумент — еще один указатель на структуру timespec, в которую (если указатель не равен NULL) заносится величина оставшегося интервала времени (т.е. разница между запрашиваемым и прошедшим промежутками времени). Благодаря этому можно легко возобновлять прерванные операции ожидания.

В листинге 8.8 показана альтернативная реализация функции sleep(). В отличие от стандартного системного вызова эта функция может принимать дробное число секунд и возобновлять операцию ожидания в случае прерывания по сигналу.

#include

#include

int better_sleep(double sleep_time) {

struct timespec tv;

/* Заполнение структуры timespec на основании указанного числа

секунд. */

tv.tv_sec = (time_t)sleep_time;

/* добавление неучтенных выше наносекунд. */

tv.tv_nsec = (long)((sleep_time - tv.tv_sec) * 1e+9);

while (1) {

/* Пауза, длительность которой указана в переменной tv.

В случае прерывания по сигналу величина оставшегося

промежутка времени заносится обратно в переменную tv. */