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Daly的游戲人生

替代系統malloc/new--選擇合適的內存跟蹤方案

 
替代系統自帶的malloc/new原因無非兩個: 
reason 1. 做內存profile或查找問題   
reason 2. 自定義的分配方案提高性能

不過文章[1]中說明了,替代全局new不是一個好做法. 其實要達到以上兩點目的,筆者認為用valgrind工具鏈就可以了。

解決方案:
1. 用valgrind和massif
     valgrind的memcheck做內存泄露和bug的查找, 里面的massif工具包做內存性能profile, 足矣。比自己山寨的一個profiler要好。
     注意:tcmalloc目前還不能很好支持valgrind,  實測中jemalloc可以

2.  linux下C的程序可以用wrap的方式(相當于python的decorator)
     編譯加上選項:gcc -Wl,-wrap,malloc
     可以做到對malloc這個函數,linker會調用__wrap_malloc代替之, 若要調用原來的malloc函數__real_malloc
     缺點:依賴于編譯器支持; 對c++的new不起作用 --> 不實用
     啟示:這個方法作為function裝飾器,對于調試別的問題倒有幫助。(例如不改變函數的情況下,wrap一層,輸出些調試信息)
3. 用__malloc_hook
    參考: http://linux.die.net/man/3/__malloc_hook
     #include <malloc.h>
     void *(*__malloc_hook)(size_t size, const void *caller);
     缺點:依賴GNU編譯工具鏈;  容易死循環(想利用原有malloc,要參考例子中,把原__malloc_hook變量保存起來使用,并恢復現場)

4. LD_PRELOAD注入.so ,替代原
     環境變量LD_PRELOAD指定程序運行時優先加載的動態連接庫,這個動態鏈接庫中的符號優先級是最高的。標準C的各種函數都是存放在libc.so.6的文件中,在程序運行時自動鏈接。使用LD_PRELOAD后,自己編寫的malloc的加載順序高于glibc中的malloc,這樣就實現了替換。用法 LD_PRELOAD=" ./mymalloc.so"
      缺點:在生產環境不現實。因為LD_PRELOAD相當于庫注入,有安全性問題,是必須禁止的。(生產環境很多時候用-static連接)
5. 用宏或另外的函數替代new/malloc
   比如定義一個宏或者指定的函數,規定所有的分配釋放都調用他。這樣相當于給項目引入了額外的代碼規則(而且是一立項就要遵循這個規則,否則該方法無效),不能很自然的new/delete, 如果分配和釋放調用得不一致,會產生問題的。某產品組就是用宏,然后加上__FILE__, __LINE__之類的信息。

 有時候valgrind的效率是個問題(尤其生產環境),這種方案有其價值所在, 就是代碼看上去比較ugly罷了

   用宏的例子:
   #define _New(Type, Catergory)                    (Type*)MyMemController::New((new Type), #Type, 1, sizeof(Type),   Catergory, __FILE__, __LINE__, false)
   #define _NewArray(Type, N, Catergory)          (Type*)MyMemController::New((new Type[N]), #Type, N, sizeof(Type)*(N), Catergory, __FILE__, __LINE__, true)

   
MALLOC的替代品:
     自己寫一個malloc其實很復雜,要考慮線程安全等各種問題,性能到頭來可能更差。google 的tcmalloc,  facebook使用的jemalloc.   多線程下性能較好,可以考慮使用。
     缺點:筆者嘗試過。tcmalloc不能正確用valgrind,只能用自帶gperftools(運行中會core)
                 jemalloc可以使用valgrind,不過還沒完全驗證是否都準確。
tcmalloc相關:
    在64位系統上要裝libunwind, 對x86-64架構使用還有些問題

源碼包的INSTALL文檔里面也提到了這個問題。
 CAUTION: if you install libunwind from the url above, be aware that
   you may have trouble if you try to statically link your binary with
   perftools: that is, if you link with 'gcc -static -lgcc_eh ...'.
   This is because both libunwind and libgcc implement the same C++
   exception handling APIs, but they implement them differently on
   some platforms.  This is not likely to be a problem on ia64, but
   may be on x86-64.

主要是64位機frame-pointer的影響, 他的profile工具里的backtrace用libunwind這個庫,這個庫又有版本問題,各種囧啊....
筆者試過系統x86-64, freebsd,用靜態鏈接。實際用了一下,問題很多很折騰,等他fix了再說吧.

windows下可以參考:

jemalloc暫時未發現有什么兼容性問題,運行得挺好的。
 
Reference
[1] <不要重載全局operator new>

[2] effective c++條款50:了解new和delete的合理替換時機

[3] 游戲引擎中的內存分配策略
[4] 更好的內存管理jemalloc
[5] tcmalloc官網(gperftools)

posted on 2012-07-02 13:01 Daly 閱讀(7511) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C/C++

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