如何为pthread线程预先分配堆栈空间是最佳的方式？

Question

我正在为嵌入式Linux系统中运行的实时程序编写代码。由于我们不能在页面故障时不可预测地停顿，因此我想在堆栈中预先执行前驱以确保我们使用的区域被 mlockall() 调用所覆盖。

对于主线程来说，这很简单;只需执行一些大的 alloca() 并确保每几页都进行一次写操作。这有效是因为在程序启动时，堆栈限制比我们需要的量大得多;最终我们正好分配了我们预先提示的数量。

但是，对于 pthread 堆栈，它们是否也将使用 MAP_GROWSDOWN 进行分配? 如果是这样，那么考虑以下事项，最佳的预先提示方式是什么：

1. 我们不知道 libc 启动会消耗多少已知的堆栈大小
2. 我们不想为堆栈分配比必要的内存更多的内存

我知道我可以使用 pthread_attr_setstack 来传递手动分配的堆栈，但如果可能的话，这会使清理线程变得复杂，因此我倾向于避免这种情况。

因此，执行这个预先提示的最佳方法是什么？如果有一种简单的方法可以找到堆栈的下限（刚好在保护页面之上）那就足够了，在这个点上我可以从那里写到当前的堆栈指针。

请注意，可移植性不是问题;我们很乐意拥有仅适用于 x86-32 和 Linux 的解决方案。

- bdonlan

Answer 1

如果您使用pthread_attr_setstacksize，则仍然可以自动分配已知大小的内存。

glibc nptl在堆栈之间留有保护页，所以您也可以设置SEGV处理程序并简单地涂鸦，直到出现错误，然后从循环中longjmp。这会很丑陋！

编辑：一个非常不可移植的方法是打开/proc/self/maps找到您的堆栈！

- Ben Jackson

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API合同中是否有保证pthread_attr_setstacksize不会使用类似于GROWSDOWN的东西，即在分配时mlockall()将立即应用于整个堆栈而无需额外的预取？ - bdonlan

线程堆栈在glibc nptl中都是有界的。我不确定它是否是规范的一部分，但我认为它是。快速查看显示nptl还使用堆栈池，因此如果您正在创建/销毁线程，则代码不应在获取“热”堆栈时失败。 - Ben Jackson

好的，我想现在这样就足够了 - 希望我们不会遇到页面阻塞的情况 :) - bdonlan

Answer 2

是的。如果在pthread_create之前调用了mlockall(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE)，则在启动线程时会发生线程堆栈的页面错误。之后，在访问线程中的堆栈时将不再出现页面错误。 因此，人们总是为新创建的线程设置适当的线程大小，以避免为未来到来的线程锁定太多内存。 请查看： https://rt.wiki.kernel.org/index.php/Threaded_RT-application_with_memory_locking_and_stack_handling_example

如果将线程堆栈大小更改为7MB，则会看到： 初始计数：Pagefaults，Major:0（允许>=0），Minor:190（允许>=0） mlockall()生成：Pagefaults，Major:0（允许>=0），Minor:393（允许>=0） malloc()和touch生成：Pagefaults，Major:0（允许>=0），Minor:25633（允许>=0） 第二个malloc()和使用生成：Pagefaults，Major:0（允许0），Minor:0（允许0）

查看ps -leyf的输出，可以看到RSS现在约为100 [MB] 按Enter键退出 我是一个RT-thread，具有在使用过程中不生成页面故障的堆栈，堆栈大小为7340032 由创建线程引起：Pagefaults，Major:0（允许>=0），Minor:1797（允许>=0） 由使用线程堆栈引起：Pagefaults，Major:0（允许0），Minor:0（允许0）

创建线程时发生了1797个页面故障，大约为7MB。 -barry

- Barry Song