MALLOPT(3) Manuel du programmeur Linux MALLOPT(3)

mallopt - Définir les paramètres d'allocation de mémoire

#include <malloc.h>
int mallopt(int param, int value);

La fonction mallopt() ajuste les paramètres qui contrôlent le comportement des fonctions liées à l'allocation de mémoire (voir malloc(3)). Le paramètre param indique le paramètre à modifier, et value indique la nouvelle valeur pour ce paramètre.

Les valeurs suivantes peuvent être assignées à param :

Si ce paramètre à une valeur non nulle, il définit une limite dure sur le nombre maximal d'arènes qui peuvent être créées. Une arène représente une réserve de mémoire qui peut être utilisée par des appels à malloc(3) (et fonctions similaires) pour répondre à des requêtes d'allocation. Les arènes sont sécurisées vis-à-vis des fils d'exécution et peuvent répondre à de multiples requêtes concurrentes. Un compromis est à trouver entre le nombre de fils d'exécution et le nombre d'arènes. Plus il y a d'arènes et plus la compétition par fil d'exécution est basse au détriment d'une consommation mémoire plus élevée.
La valeur par défaut de ce paramètre est 0, ce qui signifie que la limite du nombre d'arènes est déterminée conformément à la valeur de M_ARENA_TEST.
Ce paramètre est disponible depuis la glibc 2.10 à l’aide de --enable-experimental-malloc, et par défaut depuis la glibc 2.15. Dans certaines versions de l’allocateur il n'y avait pas de limite sur le nombre d'arènes créées (sur CentOS 5 et RHEL 5 par exemple).
Lors de l'utilisation de versions plus récentes de la glibc, les applications peuvent dans certains cas faire preuve d’une grande compétition lors de l'accès aux arènes. Dans ces cas, il peut être bénéfique d'augmenter M_ARENA_MAX pour la faire correspondre au nombre de fils d'exécution. Il s'agit d'un comportement similaire aux stratégies appliquées par tcmalloc et jemalloc (à des réserves d'allocation par fil d'exécution par exemple).
Ce paramètre définit, en nombre d'arènes créées, la valeur pour laquelle la configuration du système sera examinée afin de déterminer une limite dure sur le nombre d'arènes créées. Consultez M_ARENA_MAX pour la définition d'une arène.
Le calcul de la limite dure du nombre d'arènes est définit par l'implémentation et est généralement un multiple du nombre de CPU disponibles. Le résultat est définitif une fois la limite dure calculée, et il contraint le nombre total d'arènes.
La valeur par défaut du paramètre M_ARENA_TEST est 2 sur les systèmes où sizeof(long) vaut 4 ; autrement, la valeur par défaut est 8.
Ce paramètre est disponible depuis la glibc 2.10 à l’aide de --enable-experimental-malloc, et par défaut depuis la glibc 2.15.
La valeur de M_ARENA_TEST n'est pas utilisée lorsque M_ARENA_MAX a une valeur non nulle.
Ce paramètre contrôle le comportement de la glibc lorsque des erreurs de programmation sont détectées (par exemple, lors qu'un pointeur est libéré plusieurs fois). Les 3 bits de poids faible (bits 2, 1 et 0) de cette valeur ont les significations suivantes :
Lorsque ce bit est positionné, un message d'une ligne détaillant l'erreur est affiché sur stderr. Le message commence par la chaîne "*** glibc detected ***", suivi par le nom du programme, le nom de la fonction de l'allocation mémoire qui a détecté l'erreur, une brève description de l'erreur, puis l'adresse mémoire où l'erreur a été détectée.
Lorsque ce bit est positionné, après avoir affiché un message d'erreur configuré par le bit 0, le programme est terminé en appelant abort(3). Depuis la version 2.4 de la glibc, si le bit 0 est également positionné, alors le programme affiche également — entre l'affichage d'un message d'erreur et l'abandon du programme — l'état de la pile à la manière de backtrace(3) et les projections en mémoire du processus à la manière de /proc/[pid]/maps (voir proc(5)).
Ce bit a un effet uniquement si le bit 0 est également positionné. Lorsqu'il est positionné, alors le message d'erreur d'une ligne décrivant l'erreur est simplifié et contient uniquement le nom de la fonction où l'erreur a été détectée ainsi qu'une brève description de l'erreur.
Les autres bits de value sont ignorés.
La combinaison des bits décrits ci-dessus permet de configurer M_CHECK_ACTION avec les valeurs suivantes :
0
Ignorer les erreurs et continuer l'exécution (sans résultats définis).
1
Afficher un message d'erreur détaillé et continuer l'exécution.
2
Interrompre le programme.
3
Afficher un message d'erreur détaillé, l'état de la pile et des projections en mémoire, puis interrompre le programme.
5
Afficher un message d'erreur simple et continuer l'exécution.
7
Afficher un message d'erreur simple, l'état de la pile et des projections en mémoire, puis interrompre le programme.
Depuis la version 2.3.4 de la glibc, M_CHECK_ACTION a pour valeur par défaut 3 (1 jusqu'à la version 2.3.3).
Il est recommandé d'utiliser une valeur M_CHECK_ACTION non nulle, car sinon l'arrêt impromptu du programme risque d'être différé, ce qui rend très difficile de retrouver l'origine du problème.
Ce paramètre indique le nombre maximal de requêtes d'allocation qui peuvent être servies simultanément avec mmap(2). Il permet de préserver les performances de certains systèmes qui ont un nombre limité de tables internes à disposition de mmap(2).
La valeur par défaut est 65 536, valeur qui n'a pas de sens particulier mais sert seulement de protection. Configurer ce paramètre à 0 désactive l'utilisation de mmap(2) pour servir de grandes requêtes d'allocation.
Lorsqu'une requête d'allocation supérieure ou égale au seuil M_MMAP_THRESHOLD (en octets) ne peut être satisfaite depuis la liste de blocs libres, les fonctions d'allocation de mémoire utilisent mmap(2) plutôt que d'augmenter la taille du segment de données avec sbrk(2).
Allouer de la mémoire avec mmap(2) permet toujours aux blocs de mémoire alloués d'être rendus de manière indépendante au système. Cela représente un avantage significatif comparé au tas qui ne peut être désalloué que si la mémoire est libérée par le haut. D'autre part, il y a certains inconvénients à utiliser mmap(2) : l'espace désalloué n'est pas considéré comme libéré, l'empêchant d'être réutilisé pour de futures allocations ; de la mémoire peut être gaspillée car les allocations à l’aide de mmap(2) doivent être alignées sur une taille de page ; et le noyau doit effectuer la tâche coûteuse de remise à zéro de la mémoire allouée par mmap(2). Trouver un compromis entre ces effets mène à une valeur du paramètre M_MMAP_THRESHOLD par défaut à 128*1024.
La limite basse de ce paramètre est 0. La limite haute est DEFAULT_MMAP_THRESHOLD_MAX : c'est-à-dire 512*1024 sur les systèmes 32 bits ou 4*1024*1024*sizeof(long) sur les systèmes 64 bits.
Note : de nos jours, la glibc configure ce seuil dynamiquement. La valeur initiale est 128*1024, mais lorsque sont libérés des blocs de taille supérieure au seuil mais inférieure ou égale à DEFAULT_MMAP_THRESHOLD_MAX, le seuil est ajusté à la taille du bloc libéré. Quand le mécanisme de seuil dynamique est activé, le seuil de désallocation du tas est également configuré dynamiquement à deux fois le seuil mmap. L'ajustement dynamique du seuil mmap est désactivé dès lors qu'un des paramètres M_TRIM_THRESHOLD, M_TOP_PAD, M_MMAP_THRESHOLD, ou M_MMAP_MAX est configuré.
Définir la limite supérieure (en octets) pour les requêtes d'allocation mémoire qui sont satisfaites en utilisant des « fastbins ». Les « fastbins » sont des espaces de stockage qui contiennent des blocs de mémoire désalloués de même taille, sans fusion des blocs libres adjacents. La réallocation ultérieure de blocs de cette taille peut être effectuée très rapidement en allouant à partir du « fastbin \[u00BB], bien que d'un autre côté la fragmentation de la mémoire et l'empreinte mémoire totale du programme puissent augmenter.
La valeur par défaut de ce paramètre est 64*sizeof(size_t)/4 (c'est-à-dire 64 sur les architectures 32 bits). La plage de ce paramètre va de 0 à 80*sizeof(size_t)/4. Fixer M_MXFAST à 0 désactive l'utilisation des « fastbins ».
Si ce paramètre est configuré à une valeur non nulle, tous les octets de mémoire allouée (autrement qu'avec calloc(3)) sont initialisés au complément de la valeur de l'octet le moins significatif de value. Lorsque la mémoire allouée est libérée avec free(3), les octets libérés prennent tous la valeur de l'octet le moins significatif de value. Cette fonctionnalité permet de détecter des erreurs lorsque les programmes supposent que la mémoire allouée a été initialisée à zéro, ou réutilisent des valeurs depuis une zone mémoire précédemment libérée.
La valeur par défaut de ce paramètre est 0.
Ce paramètre définit la quantité en octets de bourrage à utiliser lors de l'appel à sbrk(2) pour modifier la taille du segment de données. Ce paramètre a un effet dans les circonstances suivantes :
  • Lorsque la taille du segment de données est augmentée, M_TOP_PAD octets sont ajoutés à la requête sbrk(2).
  • Lorsque le tas est désalloué suite à l'appel free(3) (voir M_TRIM_THRESHOLD), cet espace supplémentaire est préservé en haut du tas.
Dans tous les cas, la quantité de bourrage est toujours arrondie à la taille d'une page système.
La valeur M_TOP_PAD résulte d'un compromis entre l'augmentation du nombre d'appels système (avec une valeur faible) et le gaspillage de mémoire inutilisée en haut du tas (avec une valeur élevée).
La valeur par défaut de ce paramètre est 128*1024.
Lorsque la quantité de mémoire libre et contigüe en haut du tas dépasse ce seuil, free(3) utilise sbrk(2) pour rendre cette mémoire au système d'exploitation. (Cela peut être utile pour les programmes qui sont exécutés encore longtemps après avoir libéré une quantité importante de mémoire.)Le paramètre M_TRIM_THRESHOLD indique la taille minimale (en octet) que ce bloc de mémoire doit atteindre avant que sbrk(2) ne soit utilisé pourréduire le tas.
La valeur par défaut de ce paramètre est 128*1024, en octets. Une valeur de -1 désactive complètement la désallocation.
La valeur M_TRIM_THRESHOLD résulte d'un compromis entre l'augmentation du nombre d'appels système (avec une valeur faible) et le gaspillage de mémoire inutilisée en haut du tas (avec une valeur élevée).

Un certain nombre des paramètres de mallopt() peuvent être modifiés à travers de variables d'environnement. Ces variables ont l'avantage de ne pas nécessiter la modification du code source du programme. Pour être prises en compte, ces variables doivent être définies avant le premier appel à une fonction d'allocation mémoire. Les paramètres passés par la fonction mallopt() sont prioritaires devant ceux issus des variables d'environnement. Pour des raisons de sécurité, ces variables sont ignorées dans le cas de programmes setuid ou setgid.

Les variables d'environnement sont les suivantes (notez le caractère de soulignement (« underscore ») qui les termine) :

Contrôle du même paramètre que M_ARENA_MAX de mallopt().
Contrôle du même paramètre que M_ARENA_TEST de mallopt().
Cette variable d'environnement contrôle le même paramètre que M_CHECK_ACTION de mallopt(). Si elle est configurée à une valeur non nulle, une mise en œuvre spécifique des fonctions d'allocation mémoire est utilisée, grâce à la fonctionnalité malloc_hook(3). Cette mise en œuvre effectue des vérifications d'erreurs supplémentaires, au prix d'un ralentissement par rapport au jeu standard de fonctions d'allocation mémoire. Cependant, elle ne détecte pas toutes les erreurs possibles : des fuites mémoires peuvent encore se produire.
La valeur de cette variable d'environnement doit être un seul chiffre, dont le sens est comme décrit pour M_CHECK_ACTION. Tout caractère au-delà du premier chiffre est ignoré.
Pour des raisons de sécurité, MALLOC_CHECK_ est ignoré par défaut dans le cas de programmes setuid ou setgid. Cependant, si le fichier /etc/suid-debug existe (peu importe son contenu), alors la valeur de MALLOC_CHECK_ est prise en compte pour les programmes setuid ou setgid.
Contrôle du même paramètre que M_MMAP_MAX de mallopt().
Contrôle du même paramètre que M_MMAP_THRESHOLD de mallopt().
Contrôle du même paramètre que M_PERTURB de mallopt().
Contrôle du même paramètre que M_TRIM_THRESHOLD de mallopt().
Contrôle du même paramètre que M_TOP_PAD de mallopt().

En cas de succès, mallopt() renvoie 1. En cas d'erreur, il renvoie 0.

En cas d'erreur, errno n'est pas positionné.

Cette fonction n'est pas spécifiée par les normes POSIX ou C. Une fonction similaire existe sur de nombreux dérivés de System V, mais les valeurs permises de param varient d'un système à l'autre. SVID définit les options M_MXFAST, M_NLBLKS, M_GRAIN et M_KEEP, mais seule la première d'entre elles est disponible dans la glibc.

Indiquer une valeur non valable pour param ne génère pas d'erreur.

Une erreur de calcul dans la mise en œuvre glibc implique qu'un appel de la forme suivante :


mallopt(M_MXFAST, n)

n'active pas les « fastbins » pour toutes les allocations d'une taille jusqu'à n. Pour obtenir l'effet attendu, n doit être arrondi à un multiple supérieur ou égal à (2k+1)*sizeof(size_t), où k est un entier.

Si mallopt() est utilisé pour configurer M_PERTURB, tous les octets de mémoire alloués sont initialisés au complément de value, puis lorsque la mémoire est libérée les octets sont initialisés à value. Cependant, une erreur de sizeof(size_t) est présente dans le code mis en œuvre : au lieu d'initialiser précisément le bloc de mémoire libéré par l'appel free(p), c'est le bloc démarrant à p+sizeof(size_t) qui est initialisé.

Le programme ci-dessous illustre l'utilisation de M_CHECK_ACTION. Si le programme est appelé avec un paramètre (entier), alors celui-ci est utilisé pour M_CHECK_ACTION. Le programme alloue un bloc de mémoire, puis le libère deux fois, ce qui constitue une erreur.

L'exemple de session ci-dessous montre ce qu'il se passe lorsqu'un programme est exécuté avec la glibc et la valeur par défaut de M_CHECK_ACTION :


$ ./a.out
main(): fin du premier appel free()
*** glibc detected *** ./a.out: double free or corruption (top): 0x09d30008 ***
======= Backtrace: =========
/lib/libc.so.6(+0x6c501)[0x523501]
/lib/libc.so.6(+0x6dd70)[0x524d70]
/lib/libc.so.6(cfree+0x6d)[0x527e5d]
./a.out[0x80485db]
/lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xe7)[0x4cdce7]
./a.out[0x8048471]
======= Memory map: ========
001e4000-001fe000 r-xp 00000000 08:06 1083555    /lib/libgcc_s.so.1
001fe000-001ff000 r--p 00019000 08:06 1083555    /lib/libgcc_s.so.1
[some lines omitted]
b7814000-b7817000 rw-p 00000000 00:00 0
bff53000-bff74000 rw-p 00000000 00:00 0          [stack]
Abandon

L'exemple suivant montre les cas d'autres valeurs de M_CHECK_ACTION:


$ ./a.out 1             # Diagnostique l'erreur et continue
main(): fin du premier appel free()
*** glibc detected *** ./a.out: double free or corruption (top): 0x09cbe008 ***
main(): fin du second appel free()
$ ./a.out 2             # Interrompt le programme sans message d'erreur
main(): fin du premier appel free()
Abandon
$ ./a.out 0             # Ignore l'erreur et continue
main(): fin du premier appel free()
main(): fin du second appel free()

L'exemple suivant montre comment configurer le même paramètre avec la variable d'environnement MALLOC_CHECK_ :


$ MALLOC_CHECK_=1 ./a.out
main(): fin du premier appel free()
*** glibc detected *** ./a.out: free(): invalid pointer: 0x092c2008 ***
main(): fin du second appel free()

#include <malloc.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int
main(int argc, char *argv[])
{

char *p;
if (argc > 1) {
if (mallopt(M_CHECK_ACTION, atoi(argv[1])) != 1) {
fprintf(stderr, "échec de mallopt()");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
p = malloc(1000);
if (p == NULL) {
fprintf(stderr, "échec de malloc()");
exit(EXIT_FAILURE);
}
free(p);
printf("main(): fin du premier appel free()\n");
free(p);
printf("main(): fin du second appel free()\n");
exit(EXIT_SUCCESS); }

mmap(2), sbrk(2), mallinfo(3), malloc(3), malloc_hook(3), malloc_info(3), malloc_stats(3), malloc_trim(3), mcheck(3), mtrace(3), posix_memalign(3)

Cette page fait partie de la publication 5.13 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/.

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 Grégoire Scano <gregoire.scano@malloc.fr>

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22 mars 2021 Linux