Question

在MacOS X计算机上运行以下C代码（2GB文件上的一堆mmaps和munmaps）似乎比在Linux机器上慢得多。

#define BUFSZ 2000000000
static u_char buf[BUFSZ];
....

// Time 10000 mmaps and munmaps from random offsets for various 
// sizes of mapped chunk.
for (msize = 4096; msize <= 1048576; msize *= 16) {
  fd = open("io_benchmark.dat", O_RDONLY);
  if (fd  < 0 ) die("can't open io_benchmark.dat for reading");
  for (i = 0; i < 10000; i++) {
    // Make sure the block to be mapped doesn't start in the
    // last meg.
    offset = (size_t) random() % (BUFSZ - 1048576);
    mblock = femmap(fd, (off_t)offset, (size_t) msize, PROT_READ, 
                    "test block");
    total = 0;
    for (j = 0; j < msize; j++) {
      total += mblock[j];
    }
    femunmap(mblock, (size_t) msize, "test block");
  }
  printf("Elapsed time to mmap and munmap 10000 blocks of %d kB: %.4f sec\n", 
         msize/1024, (time = time_since_last_call()));

  rslt = close(fd);
  if (fd  < 0 ) die("can't close io_benchmark.dat after reading");
}

具体来说，比较两台机器

CPU     Xeon E3113 dual core @ 3.00GHz           Core 2 Duo @ 2.4GHz dual core
RAM     8GB                                      4GB
Kernel  2.6.18-92.el5PAE SMP i686                MacOS 10.6.4 Snow Leopard
Disk    WD 250GB SATA 16MB cache 7200 RPM EXT3   Hitachi 250GB SATA 5400 RPM, journaled HFS+

给出以下结果

                            Linux    MacOS X
Time for 10000 4kB mmaps    0.0165   682.87
Time for 10000 64kB mmap    0.0170   657.79
Time for 10000 1MB mmaps    0.0217   633.38

即使考虑到内存量的减少，考虑到文件只是物理内存的一半，这似乎是不寻常的。任何人都可以指出代码更改或配置更改可能会提高性能吗？

我们尝试使用read而不是mmaps，它确实产生了很大的不同，但这样做需要对现有代码库进行大量更改（并且mmap比linux上的读取快得多）。

Answer 1

我认为你没有衡量正确的事情。我检查了测试的内部部分，我的gcc版本能够完全优化循环。

当我将mblock指针声明为指向volatile数据的指针时，这会发生变化。然后编译器必须对循环中的语句执行所有副作用，特别是从内存中对其进行充电。

因此，您可以从测试中得出的唯一结论是：

MacOS X上的编译器不是很好智能
总是检查a的汇编程序基准产生

因此，如果您可以重新测试您的测试，我会感兴趣的是看到两个系统在该功能方面的真正差异。

Answer 2

看起来这是“按设计”。根据这个https://developer.apple.com/library/content/documentation/FileManagement/Conceptual/FileSystemAdvancedPT/MappingFilesIntoMemory/MappingFilesIntoMemory.html#//apple_ref/doc/uid/TP40010765-CH2-SW1：

在以下情况下不应使用文件映射：

您想要按顺序读取文件从头到尾只有一次。
该文件是几百兆字节或更大的尺寸。（映射大文件快速填充虚拟内存空间。此外，您的计划可能不会如果有的话，有可用的空间已经运行了一段时间或它内存空间是碎片化的。）

对于大型顺序读取操作，最好禁用磁盘缓存并将文件读入小内存缓冲区。有关详细信息，请参阅“有选择地缓存文件”。

以下是演示此问题的代码段：

off_t       file_target = off_t(3) << 29; //  1.5GB
const char* path = "B9361194.data";

//  Touch the output file
{
    FILE*       fp = fopen( path, "a");
    fclose(fp);
}

//  Open the output file
FILE*       fp = fopen( path, "rb+");
int         fd = fileno(fp);
off_t       file_physical = 0;
off_t       file_logical = 0;
ftruncate( fd, file_physical );

//  Declare the mapping
off_t       map_start = 0;
off_t       map_count = 0;
char*       map_address = 0;

//  Set up the input buffer.
//  We are just going to write this out until we have written total bytes
size_t      requested = 1024;
char    input[requested];
for ( size_t i = 0; i < requested; ++i ) input[i] = 1;

//  Write the buffer, resizing and mapping as we go.
while ( file_logical < file_target ) {
    //  Figure out how much to write.
    size_t limit = requested;
    if ( ( file_target - file_logical ) < (off_t)limit ) 
        limit = size_t( file_target - file_logical );

    //  If we can't fit the buffer inside the allocation
    //  unmap and grow everything
    if ( file_logical + (off_t)limit > file_physical ) {
        //  Unmap
        if ( map_address ) munmap( map_address, map_count );

        //  Grow the file by 64K
        off_t   new_physical = off_t(1) << 16;  //  64K allocation
        if ( new_physical < (off_t)limit ) new_physical = limit;
        file_physical += new_physical;
        ftruncate( fd, file_physical );

        //  Map the end
        map_count = off_t(1) << 23;    //  8MB
        if ( map_count > file_physical ) map_count = file_physical;
        map_start = file_physical - map_count;
        void* address = mmap( 0, map_count, ( PROT_WRITE | PROT_READ ), MAP_SHARED, fd, map_start );
        // int err = errno;
        // if ( address == MAP_FAILED ) CPPUNIT_ASSERT_EQUAL_MESSAGE( strerror(err), 0, errno );
        map_address = reinterpret_cast<char*>( address );
    }

    //  Copy the buffer in
    size_t  offset = size_t(file_logical - map_start);
    memcpy( map_address + offset, input, limit );
    file_logical += limit;
}

//  Clean up
if ( map_address ) munmap( map_address, map_count );
ftruncate( fd, file_logical );
fclose( fp );

不知道他们是否以及何时会修复它。

Answer 3

我对OS X mmap问题的结论是映射整个文件并保持映射。如果您需要扩展文件，请映射多于您需要的字节数，以便您只需偶尔重新映射。

您可能需要使用64位OS X来完成这项工作。

提高MacOS X上的mmap / munmap性能

3 个答案: