Microsoft avas mäluhalduse süsteemi mimalloc koodi

Microsofti ettevõte avas MIT litsentsi alusel teegi mimalloc mäluhalduse süsteemi rakenduste jaoks, mis loodi algselt runtime-komponentide jaoks Koka ja Lean. Mimalloc on kohandatud kasutamiseks tüüpilistes rakendustes ilma nende koodi muutmata ning võib toimida läbipaistva asendusena malloc-funktsioonile. Toetatakse tööd Windowsis, macOSis, Linuxis, BSD-s ja muudes Unixitaolistel süsteemidel.

Mimalloci põhijoon on rakenduse kompaktsus (alla 3500 koodi rida) ja väga kõrge jõudlus. Tehtud testides mimalloc ületas jõudluselt kõik konkurentsivõimelised mäluhaldusteegid, sealhulgas jemalloc, tcmalloc, snmalloc, rpmalloc ja Hoard.

Jõudluse hindamiseks kasutati juba olemasolevat tüüpiliste testide komplekti Mõnedes testides ületab mimalloc teisi süsteeme mitu korda, näiteks objekti migreerimise testides mitmesuguste lõimede vahel osutus mimalloc kiiremaks kui tcmalloc ja jemalloc rohkem kui 2,5 korda. Samuti on enamikus testides märgata madalamat mälutarbimist, mõnes olukorras suudeti mälu kasutust vähendada 25%.

Kõrge jõudlus saavutatakse peamiselt vabade blokkskeemide segmentimise (free list sharding) rakendamise kaudu. Ühe suure loendi asemel rakendab mimalloc jagamise seeria väiksemateks nimekirjadeks, millest igaühel on oma mälu leht. Selline lähenemine vähendab fragmenteeritust ja tõstab andmete lokaliseerimist mälus. Mälu leht mõistetakse kui rühmitatud läheduses asuvate plokkide kogumit. 64-bitistes süsteemides on lehe suurus tavaliselt 64 KB. Kui lehe sees ei jää vabu blokke, vabastatakse see täielikult ja mälu tagastatakse operatsioonisüsteemile, mis vähendab mälu kasutust ja fragmenteerimist pikaajalistes programmides.

Teeki saab siduda kas linkimise ajal või laadida juba kompileeritud programmi jaoks („LD_PRELOAD=/usr/bin/libmimalloc.so myprogram“). Raamatukogus on samuti saadaval API funktsionaalsuse integreerimiseks runtime'is ja käitumise õhukeseks juhtimiseks, näiteks päringulise mäluhalduse töötlejate ühendamiseks ja monotoniseeritud viidete arvu suurendamiseks. Rakenduses on võimalik luua ja kasutada mitut 'kuhja' (heap) erinevates mälupiirkondades. Samuti on saadaval kogu kuhja vabastamine ilma objektide eraldi vabastamiseta.

On ette nähtud, et raamatukogu saab kokku panna ohutusalustes režiimides, kus plokkide piiril asetatakse spetsiaalsed mälukontrolli lehed (guard-page) ning kasutatakse plokkide jaotuse randomiseerimist ja vabastamiste loendite krüpteerimist. Sellised meetmed aitavad blokeerida enamikku tüüpilistest mälu ülevoolu ekspluatatsioonitehnikatest. Ohutusaluse režiimi aktiveerimisel väheneb tootlikkus ligikaudu 3%.

Mimalloci eripära hulka kuulub ka resistentsus puhverdamise probleemide vastu suurte killustumiste korral. Halvimal juhul tõuseb mälu tarbimine 0,2% ulatuses metaandmete ja võib ulatuda 16,7% jaotatud mälu jaoks. Ressursside ligipääsu konfliktide vältimiseks kasutatakse mimallocis ainult aatomseid toiminguid.

Allikas: opennet.ru