監視器未顯示正確的內存使用情況

Question

我想知道如何使用資源監視器、任何類型的htop top等來跟蹤進程的內存使用情況。 讓我們編寫一個簡單的 C 程序。

int main() {
    while(1){}
    return 0;
}

編譯后可執行輸出a.out只有16Kb

$ ls -lah ./a.out                                                                                                                                           [8:43:44]
-rwxr-xr-x  1 user  staff    16K May 17 08:43 ./a.out

據我了解，該代碼沒有變量，沒有malloc和各種需要使用除代碼本身之外的任何額外內存使用的語句，這些語句將在運行時加載到內存中。 堆棧指針、幀指針等的一些額外內存是預期的，但不應太多。

有趣的是，當我運行代碼時。 系統監視器給出了非常不同的意見。

所以我使用的是 MacOS，顯示器顯示虛擬內存使用量為30Gb+ ！

好嗎？！ 這可能是由於一些優化，或者 MacOS 管理內存的一些獨特技術。 讓我們嘗試在具有 1Gb 內存的 Ubuntu 虛擬機中運行它。

我知道這看起來比 30Gb 更合理，但是 2356Kb？

我看錯了指標嗎？

Answer 1

據我了解，該代碼沒有變量，沒有 malloc 和各種需要使用除代碼本身之外的任何額外內存使用的語句，這些語句將在運行時加載到內存中。

你的代碼沒有太多； 但是您的代碼通常與一些啟動代碼鏈接，這些代碼執行預處理命令行參數、初始化 C 庫的部分以及調用您的main()等操作。

您還將有一個消耗內存（無論您是否使用它）的堆棧（例如，以便啟動代碼可以調用您的main() ）。

當您的程序啟動時，可執行加載器還將“加載”（映射到您的虛擬地址空間）任何共享庫（例如 C 標准庫，這可能是您未編寫的啟動代碼所需要的，即使您不使用自己做）。

可能發生的另一件事是，當啟動代碼初始化 C 標准庫時，C 標准庫可以初始化堆（對於malloc()之類的東西）和一些東西（C 標准庫初始化的其余部分，C 標准庫的其余部分）啟動代碼）可以使用malloc()即使您沒有編寫的代碼不使用它。

當然操作系統/虛擬內存管理使用頁面； 所以程序的每個部分（ .text 、 .data等）、每個共享庫中的每個部分、堆棧、堆等的大小； 向上舍入到頁面大小。 根據它是哪台計算機，頁面大小可能為 4 KiB（最近的 ARM/M1 Apple 機器為 16 KiB）； 如果您沒有創建的啟動代碼需要.data部分中的 1 個字節，則它需要 4 KiB（或 16 KiB）的內存。

所以我使用的是 MacOS，顯示器顯示虛擬內存使用量為 30Gb+！

我猜大部分是為堆分配的空間； 使用了少量空間而大部分沒有使用的地方。 如果您假設有 176 KiB 的私有內存（由您的程序及其啟動代碼使用）和 440 KiB 的共享內存（由共享庫使用），並假設“32.54 GiB”為 3412000000 KiB； 那么它可能是“3412000000 - (176 + 440) = 3411999384 KiB 的空間已分配但實際上並未被使用”。

我知道這看起來比 30Gb 更合理，但是 2356Kb？

繼續假設它主要是“已分配但未使用”的堆空間； 了解堆是如何工作的很好。 “已分配但未使用”的空間幾乎沒有成本，但要求操作系統分配空間（例如，因為程序實際使用了所有空間並且用完了“已分配但未使用”的空間）會產生一些開銷。 出於這個原因，C 庫傾向於向操作系統詢問大塊“已分配但未使用”的空間（通過減少需要向操作系統詢問更多空間的機會來最小化開銷），然后在您使用時將其拆分為小塊調用malloc() 。

考慮到這一點； 並且不要忘記啟動代碼和庫是“通用的”，不太可能專門針對任何一個程序進行優化； 您可以說堆的“已分配但未使用”空間的最佳大小無法確定，但范圍從“可能太小但無關緊要”到“可能太大但沒人關心”。 不同的編譯器和/或庫和/或操作系統做出不同的決定； 因此“已分配但未使用”的空間量會有所不同。

我看錯了指標嗎？

我不知道（這取決於您開始查看內存統計信息的原因）。

在現代機器上，總虛擬地址空間可能是 131072 GiB（其中大部分是“未分配”），所以如果您擔心“已分配但未使用”空間會導致您用完“未分配”空間稍后您將看到正確的指標。

通常，人們更關心（某些子集）“分配和實際使用的空間”。

如果您擔心消耗過多的實際 RAM（例如，擔心會增加操作系統使用交換空間的機會，這可能會降低所有軟件的性能，而不僅僅是您的軟件），那么您需要查看“實際內存大小"; 但我懷疑這包括共享內存（許多程序會使用它，而不僅僅是你的程序）。