Question

典型的malloc（对于x86-64平台和Linux操作系统）是否会在开始时天真地锁定互斥锁并在完成时释放它，或者是否以更精巧的方式更智能地锁定互斥锁，锁定争用减少了？如果它确实是第二种方式，它是如何做到的？

Answer 1

glibc 2.15运行多个分配竞技场。每个竞技场都有自己的锁。当一个线程需要分配内存时，malloc()选择一个竞技场，锁定它，并从中分配内存。

选择竞技场的机制有些复杂，旨在减少锁争用：

/* arena_get() acquires an arena and locks the corresponding mutex.
   First, try the one last locked successfully by this thread.  (This
   is the common case and handled with a macro for speed.)  Then, loop
   once over the circularly linked list of arenas.  If no arena is
   readily available, create a new one.  In this latter case, `size'
   is just a hint as to how much memory will be required immediately
   in the new arena. */

考虑到这一点，malloc()基本上看起来像这样（为简洁而编辑）：

  mstate ar_ptr;
  void *victim;

  arena_lookup(ar_ptr);
  arena_lock(ar_ptr, bytes);
  if(!ar_ptr)
    return 0;
  victim = _int_malloc(ar_ptr, bytes);
  if(!victim) {
    /* Maybe the failure is due to running out of mmapped areas. */
    if(ar_ptr != &main_arena) {
      (void)mutex_unlock(&ar_ptr->mutex);
      ar_ptr = &main_arena;
      (void)mutex_lock(&ar_ptr->mutex);
      victim = _int_malloc(ar_ptr, bytes);
      (void)mutex_unlock(&ar_ptr->mutex);
    } else {
      /* ... or sbrk() has failed and there is still a chance to mmap() */
      ar_ptr = arena_get2(ar_ptr->next ? ar_ptr : 0, bytes);
      (void)mutex_unlock(&main_arena.mutex);
      if(ar_ptr) {
        victim = _int_malloc(ar_ptr, bytes);
        (void)mutex_unlock(&ar_ptr->mutex);
      }
    }
  } else
    (void)mutex_unlock(&ar_ptr->mutex);

  return victim;

此分配器名为ptmalloc。它基于Doug Lea的earlier work，由Wolfram Gloger维护。

Answer 2

Doug Lea's malloc使用粗锁定（或无锁定，具体取决于配置设置），每次对malloc / realloc / free的调用都受全局互斥锁保护。这是安全的，但在高度多线程的环境中可能效率低下。

ptmalloc3，这是目前在大多数Linux系统上使用的GNU C库（libc）中的默认malloc实现，具有更细粒度的策略，如{{3}中所述}，它允许多个线程安全地同时分配内存。

aix's answer是另一个独立的实现，它声称比ptmalloc3和其他各种分配器具有更好的多线程性能。我不知道它是如何工作的，并且似乎没有任何明显的文档，因此您必须检查源代码以了解它是如何工作的。

malloc如何在多线程环境中工作？

2 个答案: