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参考

本文主要摘抄自频繁分配释放内存导致的性能问题的分析

现象

1. 压力测试过程中，发现被测对象性能不够理想，具体表现为：
   进程的系统态CPU消耗20，用户态CPU消耗10，系统idle大约70
2. 用ps -o majflt,minflt -C program命令查看(pidstat也可以)，发现majflt每秒增量为0,而minflt每秒增量大于10000。

此进程minflt如此之高，一秒10000多次，不得不怀疑它跟进程内核态cpu消耗大有很大关系。

分析

查看代码，发现是这么写的：一个请求来，用malloc分配2M内存，请求结束后free这块内存。看日志，发现分配内存语句耗时10us，平均一条请求处理耗时1000us 。 原因已找到！

虽然分配内存语句的耗时在一条处理请求中耗时比重不大，但是这条语句严重影响了性能。要解释清楚原因，需要先了解一下内存分配的原理。可见内存分配（malloc）的过程

了解完内存分配的原理，那么被测模块在内核态cpu消耗高的原因就很清楚了：每次请求来都malloc一块2M（大于128k）的内存，默认情况下，malloc调用mmap分配内存，请求结束的时候，调用munmap释放内存。假设每个请求需要6个物理页，那么每个请求就会产生6个缺页中断，

在2000的压力下，每秒就产生了10000多次缺页中断，这些缺页中断不需要读取磁盘解决，所以叫做minflt；缺页中断在内核态执行，因此进程的内核态cpu消耗很大。缺页中断分散在整个请求的处理过程中，所以表现为分配语句耗时（10us）相对于整条请求的处理时间（1000us）比重很小。

解决办法

• 将动态内存改为静态分配，或者启动的时候，用malloc为每个线程分配，然后保存在threaddata里面。但是，由于这个模块的特殊性，静态分配，或者启动时候分配都不可行。另外，Linux下默认栈的大小限制是10M，如果在栈上分配几M的内存，有风险。

• 禁止malloc调用mmap分配内存，禁止内存紧缩。
  在进程启动时候，加入以下两行代码：
  mallopt(M_MMAP_MAX, 0); // 禁止malloc调用mmap分配内存
  mallopt(M_TRIM_THRESHOLD, -1); // 禁止内存紧缩
  效果：加入这两行代码以后，用ps命令观察，压力稳定以后，majlt和minflt都为0。进程的系统态cpu从20降到10。

• 使用现有的内存池，比如tcmalloc