Ubuntu Manpage: madvise - Configurer l'utilisation de la mémoire

NOM

       madvise - Configurer l'utilisation de la mémoire

SYNOPSIS

       #include <sys/mman.h>

       int madvise(void *addr, size_t length, int advice);

   Exigences    de    macros    de   test   de   fonctionnalités   pour   la   glibc   (consulter
   feature_test_macros(7)) :

       madvise() :
           Depuis la glibc 2.19 :
               _DEFAULT_SOURCE
           Jusqu'à la version 2.19 incluse de la glibc :
               _BSD_SOURCE

DESCRIPTION

L'appel système madvise() est utilisé pour conseiller ou orienter le noyau quant à la
plage d'adresses commençant à addr et de taille length octets. Dans la plupart des cas, le
but de tels conseils est d'améliorer les performances du système ou d'une application.

Initialement, l'appel système gérait un ensemble de valeurs de advice
« conventionnelles », disponibles aussi sur d'autres implémentations (notez toutefois que
madvise() n'est pas spécifié dans POSIX). Par conséquent, un certain nombre de valeurs de
advice spécifiques à Linux ont été ajoutées.

Valeurs de conseil conventionnelles
Les valeurs de advice (conseil) listées ci-dessous permettent à une application d'indiquer
au noyau l'utilisation qu'elle compte faire de certaines zones de mémoire partagée ou
projetée de façon à ce que le noyau puisse choisir les techniques de lecture anticipée et
de mise en cache appropriées. Ces valeurs advice ne modifient pas la sémantique de
l'application (sauf dans le cas de MADV_DONTNEED), mais peuvent avoir un impact sur ses
performances. Toutes les valeurs de advice listées ici ont un pendant dans la fonction
posix_madvise(3) spécifiée par POSIX et elles ont la même signification, sauf
MADV_DONTNEED.

Le conseil est spécifié par le paramètre advice qui peut être un des suivants :

MADV_NORMAL
Pas de traitement particulier. Il s'agit du comportement par défaut.

MADV_RANDOM
Prévoir des références de page dans un ordre aléatoire. (Ainsi, la lecture
anticipée sera moins utile qu'elle ne l'est en général.)

MADV_SEQUENTIAL
Prévoir des références de page dans un ordre séquentiel. (Aussi, les pages d'une
plage donnée peuvent être systématiquement lues par anticipation, et peuvent être
libérées rapidement après avoir été accédées.)

MADV_WILLNEED
Prévoir un accès dans un futur proche. (Ainsi, lire quelques pages de façon
anticipée peut être une bonne idée.)

MADV_DONTNEED
Ne pas s'attendre à un accès dans un futur proche (quant au temps, l'application
est finie avec la plage donnée, pour que le noyau puisse libérer des ressources qui
lui sont associées).

Après une opération MADV_DONTNEED réussie, la sémantique de l'accès en mémoire dans
la région indiquée est modifiée : les accès suivants des pages réussiront, mais
provoqueront un nouveau remplissage de la mémoire soit avec le contenu à jour du
fichier transposé sous-jacent (pour les tableaux de fichiers partagés, ceux
anonymes partagés, les techniques basées sur shmem telles que les segments de
mémoire partagée de System V), soit avec les pages remplies de zéro à la demande
pour les tableaux privés anonymes.

Remarquez qu'appliquée à des tableaux partagés, MADV_DONTNEED pourrait ne pas
aboutir à une libération immédiate des pages dans la plage. Le noyau est libre de
retarder la libération des pages jusqu'au bon moment. La mémoire résidente
(resident set size, ou RSS) du processus appelant sera par contre immédiatement
réduite.

MADV_DONTNEED ne peut pas s'appliquer à des pages verrouillées, d'immenses pages
TLB ou à des pages VM_PFNMAP (les pages marquées par l'attribut VM_PFNMAP interne
au noyau sont des régions de mémoire spéciales non gérées par le sous-système de
mémoire virtuelle. De telles pages sont généralement créées par des pilotes de
périphérique transposant les pages dans l'espace utilisateur).

Valeurs de conseil spécifiques à Linux
Les valeurs advice suivantes spécifiques à Linux n'ont pas d'équivalent dans le
posix_madvise(3) spécifié par POSIX et peuvent en avoir ou pas dans l'interface madvise()
disponible sur d'autres implémentations. Notez que certaines de ces opérations modifient
la sémantique des accès en mémoire.

MADV_REMOVE (depuis Linux 2.6.16)
Libération jusqu'à une plage donnée de pages et son stockage de repli associé. Cela
revient à percer un trou dans la plage d'octets correspondante du stockage de
secours (voir fallocate(2)). Les accès suivants à la plage d'adresses indiquée
verront des octets contenant zéro.

Le plage d'adresses indiquée doit être transposée partagée et accessible en
écriture. Cet attribut ne peut pas être appliqué à des pages verrouillées,
d'immenses pages TLB ou à des pages VM_PFNMAP.

Dans l'implémentation initiale, seul tmpfs(5) prenait en charge MADV_REMOVE ; mais
depuis Linux 3.5, tous les systèmes de fichiers qui prennent en charge le mode
FALLOC_FL_PUNCH_HOLE de fallocate(2) gèrent également MADV_REMOVE. Hugetlbfs échoue
avec l'erreur EINVAL et d'autres systèmes de fichiers échouent avec l'erreur
EOPNOTSUPP.

MADV_DONTFORK (depuis Linux 2.6.16)
Ne pas rendre les pages de cette plage disponibles à l'enfant après un fork(2).
Cela est utile pour empêcher la sémantique de copie à l'écriture de changer
l'emplacement physique d'une page si le parent y écrit après un fork(2) (de tels
déplacements posent des problèmes si le matériel accède directement à la page
(DMA)).

MADV_DOFORK (depuis Linux 2.6.16)
Annuler l'effet de MADV_DONTFORK et restaurer le comportement par défaut, où une
projection en mémoire est héritée après un fork(2).

MADV_HWPOISON (depuis Linux 2.6.32)
Empoisonner les pages dans la plage indiquée par addr et length et traiter les
références ultérieures à ces pages comme une corruption de la mémoire matérielle.
Cette opération n'est disponible que pour les processus privilégiés
(CAP_SYS_ADMIN). À la suite de cette opération, le processus appelant peut recevoir
un SIGBUS et la page devenir non affectée.

Cette fonctionnalité est conçue pour tester du code de gestion des erreurs de
mémoire ; elle n'est disponible que si le noyau a été configuré avec
CONFIG_MEMORY_FAILURE.

MADV_MERGEABLE (depuis Linux 2.6.32)
Activer la fusion des pages identiques par le noyau (Kernel Samepage Merging, ou
KSM) pour les pages dans la plage spécifiée par addr et length. Le noyau analyse
régulièrement les régions de la mémoire utilisateur qui ont été marquées comme
pouvant être fusionnées, à la recherche de pages avec un contenu identique. Elles
sont remplacées par une page unique protégée en écriture (qui sera automatiquement
recopiée si un processus veut plus tard modifier le contenu de la page). KSM ne
fusionne que les pages anonymes privées (consultez mmap(2)).

La fonctionnalité KSM est prévue pour des applications qui génèrent de nombreuses
instances avec les mêmes données (comme les systèmes de virtualisation tels que
KVM). Cela consomme beaucoup de puissance de calcul ; utilisez-la prudemment. Voir
le fichier Documentation/admin-guide/mm/ksm.rst des sources du noyau Linux pour
plus de détails.

Les opérations MADV_MERGEABLE et MADV_UNMERGEABLE ne sont disponibles que si le
noyau a été configuré avec CONFIG_KSM.

MADV_UNMERGEABLE (depuis Linux 2.6.32)
Annuler l'effet d'une opération MADV_MERGEABLE précédente sur la plage d'adresses
spécifiée ; KSM annule la fusion sur les pages qui avaient été fusionnées dans la
plage spécifiée par addr et length.

MADV_SOFT_OFFLINE (depuis Linux 2.6.33)
Déconnecter en douceur les pages dans la plage spécifiée par addr et length. La
mémoire de chaque page dans la plage spécifiée est préservée (lors du prochain
accès, le même contenu sera visible, mais dans une nouvelle page physique), et la
page originale est déconnectée (ce qui signifie qu'elle n'est plus utilisée, et
plus prise en compte par les mécanismes habituels de gestion de la mémoire).
L'effet de l'opération MADV_SOFT_OFFLINE est invisible au processus appelant
(c'est-à-dire qu'elle n'en change pas la sémantique).

Cette fonctionnalité est conçue pour tester du code de gestion des erreurs de
mémoire ; elle n'est disponible que si le noyau a été configuré avec
CONFIG_MEMORY_FAILURE.

MADV_HUGEPAGE (depuis Linux 2.6.38)
Activer la gestion transparente des pages immenses (Transparent Huge Pages, ou THP)
pour les pages dans la plage spécifiée par addr et length. Actuellement, THP ne
fonctionne qu'avec les pages anonymes privées (consultez mmap(2)). Le noyau
analysera régulièrement les régions qui ont été marquées comme candidates aux pages
immenses pour les remplacer par des pages immenses. Le noyau allouera aussi des
pages immenses directement quand la région est naturellement alignée sur la taille
de page immense (consultez posix_memalign(2)).

Cette fonctionnalité est d'abord destinée aux applications qui utilisent tout à la
fois de grands tableaux, beaucoup de données et de grandes régions d'accès à la
mémoire (comme les systèmes de virtualisation tels que QEMU). Elle peut facilement
consommer beaucoup de mémoire (par exemple un tableau de 2 Mo qui n'accède qu'à un
octet dépensera 2 Mo de mémoire et non une page de 4 Ko). Voir le fichier
Documentation/admin-guide/mm/transhuge.rst des sources du noyau Linux pour plus de
détails.

La plupart des configurations de noyaux classiques fournissent un comportement à la
manière de MADV_HUGEPAGE par défaut, et ainsi MADV_HUGEPAGE n'est normalement pas
nécessaire. Il est le plus souvent utile pour les systèmes embarqués où un
comportement de type MADV_HUGEPAGE peut ne pas être activé par défaut dans le
noyau. Sur de tels systèmes, cet attribut peut être utilisé pour activer THP de
manière sélective. À chaque fois que MADV_HUGEPAGE est utilisé, il devrait toujours
l'être dans des régions de la mémoire où le développeur sait à l'avance que le
motif d'accès ne risquera pas d'augmenter l'empreinte de l'application quand les
pages immenses transparentes sont actives.

Les opérations MADV_HUGEPAGE et MADV_NOHUGEPAGE ne sont disponibles que si le noyau
a été configuré avec CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE.

MADV_NOHUGEPAGE (depuis Linux 2.6.38)
S'assurer que la mémoire dans la plage spécifiée par addr et length ne sera pas
gérée dans des pages immenses transparentes.

MADV_DONTDUMP (depuis Linux 3.4)
Exclure de l'image mémoire (« core dump ») les pages dans la plage indiquée par
addr et length. C'est utile pour les applications dont de larges zones de mémoire
sont notoirement inutiles dans une image mémoire. L'effet de MADV_DONTDUMP est
prioritaire sur le masque de bits configuré à l’aide de /proc/PID/coredump_filter,
consultez core(5).

MADV_DODUMP (depuis Linux 3.4)
Annuler l'effet d’un MADV_DONTDUMP antérieur.

MADV_FREE (depuis Linux 4.5)
L'application n'a plus besoin des pages dans la plage indiquée par addr et length.
Le noyau peut ainsi libérer ces pages mais cela pourrait être différé jusqu'à une
pression de la mémoire. Pour chacune des pages marquées comme libérables mais non
encore libérées, l'opération sera annulée si l'appelant écrit dans la page. Après
une opération MADV_FREE réussie, toutes les données périmées (c'est-à-dire les
pages sales ou non écrites) seront perdues quand le noyau libèrera les pages.
Cependant, les écritures suivantes dans les pages de la plage auront lieu et le
noyau ne pourra pas libérer ces pages salies, de sorte que l'appelant pourra
toujours voir les données qui viennent d'être écrites. S'il n'y a pas d'écriture
ultérieure, le noyau peut libérer les pages n'importe quand. Une fois que les pages
de la plage ont été libérées, l'appelant verra des pages remplies de zéro à la
demande à chaque référence ultérieure aux pages.

L'opération MADV_FREE ne peut s'appliquer qu'à des pages anonymes privées (voir
mmap(2)). Avant Linux 4.12, avant de libérer des pages sur un système sans espace
d'échange, les pages dans la plage donnée étaient libérées instantanément
indépendamment de la pression sur la mémoire.

MADV_WIPEONFORK (depuis Linux 4.14
Afficher le processus enfant avec une mémoire pleine de zéros dans cette plage
après un fork(2). Cela est utile quand on réplique (fork) un serveur pour s'assurer
que les données sensibles au processus (par exemple les sièges PRNG, les codes de
chiffrement et ainsi de suite) ne soient pas capturées par les processus enfants.

L'opération MADV_WIPEONFORK ne peut s'appliquer qu'aux pages anonymes privées (voir
mmap(2)).

Dans l'enfant créé par fork(2), le paramètre MADV_WIPEONFORK reste en place à la
plage d'adresses indiquée. Ce paramètre est vidé lors d'un execve(2).

MADV_KEEPONFORK (depuis Linux 4.14)
Annuler l'effet d’un MADV_WIPEONFORK antérieur.

VALEUR RENVOYÉE

       En  cas  de  succès  madvise()  renvoie  zéro. En cas d'erreur, il renvoie -1 et errno est
       positionné de façon adéquate.

ERREURS

       EACCES advice est MADV_REMOVE, mais la plage d'adresses  indiquée  n'est  pas  un  tableau
              partagé où on peut écrire.

       EAGAIN Une ressource du noyau est temporairement indisponible.

       EBADF  La projection existe, mais la zone n'est pas associée à un fichier.

       EINVAL addr n'est pas aligné sur une page ou length est négatif.

       EINVAL advice n'est pas valable.

       EINVAL advice vaut MADV_DONTNEED ou MADV_REMOVE et la plage d'adresses indiquée inclut des
              pages verrouillées, immenses TLB ou VM_PFNMAP.

       EINVAL advice vaut MADV_MERGEABLE ou MADV_UNMERGEABLE, mais le noyau n'a pas été configuré
              avec l'option CONFIG_KSM.

       EINVAL advice  vaut  MADV_FREE ou MADV_WIPEONFORK mais la plage d'adresses indiquée inclut
              un fichier, des TLB immenses, MAP_SHARED ou des plages VM_PFNMAP.

       EIO    (pour MADV_WILLNEED) Suivre la consigne de pagination sur cette zone dépasserait la
              limite maximale de mémoire physique utilisable par le processus.

       ENOMEM (pour MADV_WILLNEED) Mémoire insuffisante ; échec de pagination.

       ENOMEM Les  adresses  de  la  plage  spécifiée  ne  sont  pas  projetées  actuellement, ou
              n'appartiennent pas à l'espace d'adressage du processus.

       EPERM  advice vaut MADV_HWPOISON, mais l'appelant n'a pas la capacité CAP_SYS_ADMIN.

VERSIONS

       Depuis Linux 3.18, la gestion de cet appel système est optionnelle, à partir  de  l'option
       de configuration CONFIG_ADVISE_SYSCALLS.

CONFORMITÉ

       madvise()  n'est  spécifié  dans  aucun  standard.  Des versions de cet appel système, qui
       implémentent une grande variété de valeurs  advice,  existent  sur  de  nombreuses  autres
       implémentations.  D'autres implémentent au moins les attributs ci-dessus sous Conventional
       advice flags (attributs de conseil conventionnels), avec d'autres variantes de sémantique.

       POSIX.1-2001   spécifie   posix_madvise(3)   avec   des   constantes    POSIX_MADV_NORMAL,
       POSIX_MADV_RANDOM,   POSIX_MADV_SEQUENTIAL,  POSIX_MADV_WILLNEED,  POSIX_MADV_DONTNEED  et
       ainsi de suite, avec un comportement proche des attributs nommés de la  même  manière  que
       ceux listés ci-dessus.

NOTES

   Notes pour Linux
       L'implémentation  Linux  nécessite que l'adresse addr soit alignée sur une page, et permet
       que length vaille zéro. S'il y a des parties de la plage d'adresses spécifiée qui ne  sont
       pas projetées, la version Linux de madvise() les ignore et applique l'appel au reste de la
       plage (mais renvoie ENOMEM comme il se doit).

VOIR AUSSI

       getrlimit(2),   mincore(2),   mmap(2),   mprotect(2),   msync(2),   munmap(2),   prctl(2),
       posix_madvise(3), core(5)

COLOPHON

       Cette  page  fait partie de la publication 5.10 du projet man-pages Linux. Une description
       du projet et des instructions pour signaler des anomalies et la dernière version de  cette
       page peuvent être trouvées à l'adresse https://www.kernel.org/doc/man-pages/.

TRADUCTION

       La  traduction  française  de  cette  page  de  manuel  a  été créée par Christophe Blaess
       <https://www.blaess.fr/christophe/>, Stéphan  Rafin  <stephan.rafin@laposte.net>,  Thierry
       Vignaud  <tvignaud@mandriva.com>,  François Micaux, Alain Portal <aportal@univ-montp2.fr>,
       Jean-Philippe   Guérard   <fevrier@tigreraye.org>,   Jean-Luc   Coulon   (f5ibh)    <jean-
       luc.coulon@wanadoo.fr>,    Julien    Cristau    <jcristau@debian.org>,    Thomas   Huriaux
       <thomas.huriaux@gmail.com>, Nicolas François <nicolas.francois@centraliens.net>, Florentin
       Duneau  <fduneau@gmail.com>, Simon Paillard <simon.paillard@resel.enst-bretagne.fr>, Denis
       Barbier <barbier@debian.org>, David Prévot <david@tilapin.org>  et  Jean-Philippe  MENGUAL
       <jpmengual@debian.org>

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