增加虚拟内存而不增加VmSize

Question

我在Google和此站点中搜索了我的问题，但我仍然不明白该解决方案。

我有一段MPI程序里面RECV有一些数据。程序在大型阵列上崩溃，并显示虚拟内存不足的错误，因此我开始考虑/proc/self/status文件。

在MPI_RECV此之前：

Name:   model.exe                                                               
VmPeak:   841640 kB
VmSize:   841640 kB
VmHWM:     15100 kB
VmRSS:     15100 kB
VmData:   760692 kB

之后：

Name:   model.exe                                                            
VmPeak:   841640 kB
VmSize:   841640 kB
VmHWM:    719980 kB
VmRSS:    719980 kB
VmData:   760692 kB

我在Ubuntu上进行了测试，并通过系统监视器看到了这种内存增加。但是我很困惑，VmSize（和VmPeak）参数没有变化。

问题是-实际内存使用量的指标是什么？

这是否表示真实指标是VmRSS？（并且VmSize仅分配但仍未使用的内存）

Answer 1

（可能的解决方案是最后一段）

在大多数具有虚拟内存的现代操作系统上，内存分配是一个分为两个阶段的过程。首先，进程的虚拟地址空间的一部分被保留，进程的虚拟内存大小（VmSize）相应增加。这将在所谓的过程页表中创建条目。页面最初不与物理存储帧相关联，即，实际上没有使用物理存储。每当实际读取或写入此分配部分的某些部分时，就会发生页面错误，并且操作系统会从物理内存中安装（映射）空闲页面。这会增加流程的常驻集大小（VmRSS）。当某些其他进程需要内存时，操作系统可能会将一些不常用页面的内容（“不常用页面”的定义高度依赖于实现）存储到某些持久性存储中（大多数情况下是硬盘驱动器，或者通常存储在交换设备中）
），然后取消映射。此过程减少了RSS，但保持VmSize不变。如果以后访问此页面，将再次发生页面错误并将其带回。仅当释放虚拟内存分配时，虚拟内存大小才会减小。请注意，这VmSize也计入内存映射文件（即可执行文件和它链接到的所有共享库或其他显式映射文件）和共享内存块。

进程中有两种通用的内存类型-
静态分配的内存和堆内存。静态分配的内存保留所有常量和全局/静态变量。它是数据段的一部分，其大小由VmData指标。数据段还托管程序堆的一部分，其中分配了动态内存。数据段是连续的，即它从某个位置开始，然后朝着堆栈向上增长（该堆栈从很高的地址开始，然后向下增长）。数据段中堆的问题在于，它由特殊的堆分配器管理，该分配器负责将连续的数据段细分为较小的内存块。另一方面，在Linux中，还可以通过直接映射虚拟内存来分配动态内存。通常只对大型分配执行此操作以节省内存，因为它只允许分配页面大小倍数（通常为4
KiB）的内存。

堆栈也是占用大量内存的重要来源，尤其是在自动（堆栈）存储中分配了大阵列的情况下。堆栈从可用虚拟地址空间的顶部开始，然后向下扩展。在某些情况下，它可能到达数据段的顶部，也可能到达其他虚拟分配的末尾。不幸的事情发生了。堆栈大小是在VmStack度量标准中也包括在内的VmSize。可以这样总结：

• VmSize占所有虚拟内存分配（文件映射，共享内存，堆内存，任何内存）的份额，并且几乎在每次分配新内存时都会增长。几乎，因为如果在数据段中用新的堆内存分配代替了释放的旧分配，则不会分配新的虚拟内存。每当释放虚拟分配时，它都会减少。VmPeak跟踪的最大值VmSize-只能随时间增加。
• VmRSS 随着访问内存的增加而增加，随着将页面调出到交换设备的次数减少。
• VmData随着使用堆的数据段部分而增长。由于当前的堆分配器会保留释放的内存，以防将来的分配需要它，它几乎永远不会收缩。

如果您在具有InfiniBand或其他基于RDMA的结构的群集上运行，则另一种内存将起作用-
锁定（注册）的内存（VmLck）。这是不允许分页的内存。它如何增长和缩小取决于MPI实施。有些人从未取消注册已注册的块（有关其原因的技术细节太复杂，无法在此处描述），其他人则这样做是为了更好地与虚拟内存管理器一起玩。

就您而言，您说您正在遇到虚拟内存大小限制。这可能意味着此限制设置得太低，或者您正在遇到操作系统施加的限制。首先，Linux（和大多数Unix）具有通过该ulimit机制施加人为限制的手段。ulimit -v在shell中运行会告诉您KiB中虚拟内存大小的限制是多少。您可以使用设置限制ulimit -v <value in KiB>。这仅适用于当前shell产生的进程及其子级，grandchilren等。您需要指导mpiexec（或mpirun），以将该值传播到所有其他进程（如果要在远程节点上启动它们）。如果您在某些工作负载管理器（例如LSF，Sun
/ Oracle Grid Engine，Torque /
PBS等）的控制下运行程序，则可以使用作业参数来控制虚拟内存大小限制。最后但并非最不重要的一点是，通常将32位进程限制为2 GiB的可用虚拟内存。