哪些应用程序会在运行中频繁调用mprotect系统调用?
运行时可高频触发
mprotect系统调用的程序选型参考 以下几类程序可以在全运行周期持续产生mprotect调用压力,不会出现首次运行后因代码缓存导致调用量骤降的问题:
动态执行类(调用频率最高,压力可控)
- 关闭代码缓存的JIT/Wasm运行时:给V8加启动参数
--no-code-cache、给OpenJ9 JVM加-Xnojitcache、给LuaJIT关闭字节码持久化缓存后,构造持续输入全新动态代码片段的负载(比如持续提交不同结构的动态函数、短生命周期Wasm模块加载卸载任务),每次代码生成写入、权限切换、内存回收的流程都会触发mprotect,调用频率可以通过负载提交速率灵活调整。Wasmtime、WAMR等原生Wasm运行时在持续加载卸载短生命周期Wasm模块的场景下,不需要特殊配置就能产生稳定的高频mprotect调用。 - 带协程栈动态管理的高并发服务:Go语言编写的高并发服务(包括Go实现的Web服务器、代理、数据库组件)原生依赖
mprotect设置goroutine栈的guard页,在goroutine创建、栈扩缩容、销毁的全流程都会触发调用,每秒处理数万级请求的高并发场景下,mprotect调用可以稳定维持在千次/秒以上,且贯穿服务整个运行周期。
服务端程序类(覆盖Web服务器、数据库场景)
- 启用内存安全加固/调试特性的服务:给Nginx、Redis、PostgreSQL等通用服务程序编译时开启AddressSanitizer、内存越界检测特性,或者替换默认内存分配器为开启了guard页检测的mimalloc、jemalloc版本,高并发请求下内存分配释放、野指针检测逻辑会频繁调用
mprotect修改内存页权限,压力水平随请求QPS线性提升。 - 支持动态脚本热加载的内存数据库:Tarantool、Redis(开启动态脚本功能且定期执行
SCRIPT FLUSH)这类内嵌脚本运行时的数据库,在持续增删、执行存储过程/脚本的负载下,会反复触发内嵌JIT的代码权限切换流程,产生稳定的mprotect调用。 - 带热补丁功能的服务端程序:开启动态模块热更、运行时代码补丁功能的Web服务器、代理程序,每次热补丁加载、旧代码回收的流程都会批量触发
mprotect,配合持续小版本热更的压测负载可以维持稳定调用量。
高性能计算(HPC)类
- 支持动态shape的AI/编译优化框架:TVM、Halide等支持即时代码生成的计算框架,在跑动态shape的推理、科学计算任务时,每次遇到新的输入维度都会即时生成优化后的机器码,代码写入、执行权限切换的流程会持续触发
mprotect,不会出现首次运行后无调用的问题。 - 并行计算调试/检测工具:Valgrind、Intel Inspector等内存检查工具跑HPC并行任务时,会通过
mprotect修改页权限做越界访问检测、脏页跟踪,本身就会产生极高的mprotect调用压力。 - 高频RDMA通信的分布式计算应用:RDMA场景下高频注册/注销内存区域(MR)时,会配合
mprotect做内存访问权限隔离,大流量分布式计算任务下可以产生稳定的持续调用。
压测时可以用
perf trace -e mprotect -p <目标进程PID>实时统计mprotect的调用频率,方便调整负载到需要的压力水平。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Mohammad Siavashi
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