NAME
mremap - 가상 메모리 주소 재사상하기
SYNOPSIS
#define _GNU_SOURCE /* feature_test_macros(7) 참고 */
#include <sys/mman.h>
void *mremap(void *old_address, size_t old_size,
size_t new_size, int flags, ... /* void *new_address */);
DESCRIPTION
mremap()은 기존 메모리 매핑을 확장(또는 축소)하며, 동시에 옮기는 것도 가능하다. (flags 인자와 사용 가능한 가상 주소 공간에 따라 정해진다.)
old_address는 확장(또는 축소)하려는 가상 메모리 블록의 이전 주소이다. old_address가 페이지에 정렬되어 있어야 함에 유의해야 한다. old_size는 그 가상 메모리 블록의 이전 크기이다. new_size는 그 가상 메모리 블록의 조정 후의 요청 크기이다. 선택적인 다섯 번째 인자 new_address를 줄 수도 있다. 아래 MREMAP_FIXED 설명을 보라.
old_size의 값이 0이고 old_address가 공유 가능 매핑(mmap(2) MAP_SHARED 참고)을 가리키는 경우에는 mremap()이 동일 페이지들로 새 매핑을 만들게 된다. new_size가 새 매핑의 크기가 되며 새 매핑의 위치를 new_address로 지정할 수도 있다. 아래 MREMAP_FIXED 설명을 보라. 이 방식으로 새 매핑을 요청하는 경우에는 MREMAP_MAYMOVE 플래그도 함께 지정해야 한다.
flags 비트 마스크 인자는 0이거나 다음 플래그를 포함할 수 있다.
MREMAP_MAYMOVE- 기본적으로 현재 위치에서 매핑을 확장할 충분한 공간이 없으면
mremap()이 실패한다. 이 플래그를 지정하면 필요시 커널에서 매핑을 재배치하는 것을 허용한다. 매핑이 재배치되면 이전 매핑 위치에 대한 절대 포인터가 유효하지 않게 된다. (매핑 시작 주소를 기준으로 한 오프셋을 쓰는 게 좋다.) MREMAP_FIXED(리눅스 2.3.31부터)-
이 플래그는 mmap(2)의
MAP_FIXED플래그와 비슷한 역할을 한다. 이 플래그를 지정하면mremap()이 다섯 번째 인자void *new_address를 받는데 그 인자는 매핑을 이동시킬 페이지 정렬 주소를 나타낸다.new_address와new_size로 지정한 주소 범위에 기존 매핑이 있으면 맵을 해제한다.MREMAP_FIXED를 지정하는 경우MREMAP_MAYMOVE도 함께 지정해야 한다. MREMAP_DONTUPMAP(리눅스 5.7부터)-
이 플래그는
MREMAP_MAYMOVE와 함께 사용해야 하며, 매핑을 새 주소로 재사상하되old_address의 맵을 해제하지 않는다.MREMAP_DONTUNMAP플래그는 비공유 익명 매핑에만 쓸 수 있다. (mmap(2)의MAP_PRIVATE및MAP_ANONYMOUS설명 참고.)완료 후에는
old_address와old_size로 지정한 범위에 접근 시 페이지 폴트가 발생한다. 그 주소가 앞서 userfaultfd(2)로 등록해 둔 범위 안에 있다면 userfaultfd(2)로 그 페이지 폴트를 처리하게 된다. 아니라면 커널에서 0으로 채운 페이지를 할당해서 그 폴트를 처리한다.MREMAP_DONTUNMAP플래그를 사용하면 원본의 매핑을 유지한 채 원자적으로 매핑을 옮길 수 있다.MREMAP_DONTUNMAP을 이용할 만한 곳은 NOTES 참고.
old_address와 old_size로 지정한 메모리 세그먼트가 (mlock(2) 등으로) 잠겨 있으면 세그먼트 크기 조정 및/또는 재배치 과정에서 그 잠김이 유지된다. 그에 따라 프로세스에 의해 잠긴 메모리 양이 바뀔 수 있다.
RETURN VALUE
성공 시 mremap()은 새 가상 메모리 영역에 대한 포인터를 반환한다. 오류 시 MAP_FAILED(즉 (void *) -1) 값을 반환하며 오류를 나타내도록 errno를 설정한다.
ERRORS
EAGAIN- 호출자가 잠긴 메모리 세그먼트를 확장하려 했는데
RLIMIT_MEMLOCK자원 제한을 초과하지 않고는 불가능하다. EFAULTold_address에서old_address+old_size까지 범위 내의 어떤 주소가 이 프로세스에게 유효하지 않은 가상 메모리 주소이다. 요청한 주소 공간 전체를 포괄하는 매핑들이 존재하지만 그 매핑들이 서로 다른 유형인 경우에도EFAULT를 받을 수 있다.EINVAL-
유효하지 않은 인자를 주었다. 가능한 원인은 다음과 같다.
old_address가 페이지에 정렬되어 있지 않다.flags에MREMAP_MAYMOVE와MREMAP_FIXED와MREMAP_DONTUNMAP외의 값을 지정했다.new_size가 0이다.new_size나new_address가 유효하지 않다.new_address와new_size로 지정한 새 주소 범위가old_address와old_size로 지정한 이전 주소 범위와 겹친다.MREMAP_FIXED나MREMAP_DONTUNMAP을 지정하면서MREMAP_MAYMOVE를 함께 지정하지 않았다.MREMAP_DONTUNMAP을 지정했는데old_address와old_size로 지정한 범위에 있는 한 개 이상 페이지가 비공유 익명이 아니다.MREMAP_DONTUNMAP을 지정했는데old_size가new_size와 같지 않다.old_size가 0인데old_address가 공유 가능 매핑을 가리키고 있지 않다. (하지만 BUGS 참고.)old_size가 0인데MREMAP_MAYMOVE플래그를 지정하지 않았다.
ENOMEM-
메모리가 부족해서 동작을 완료할 수 없다. 가능한 원인은 다음과 같다.
-
현재 가상 주소에서 메모리 영역을 확장할 수 없으며
flags에MREMAP_MAYMOVE가 설정돼 있지 않다. 또는 쓸 수 있는 (가상) 메모리가 충분치 않다. -
MREMAP_DONTUNMAP을 써서 새 매핑을 생성해야 하는데 가용 (가상) 메모리를 초과하게 된다. 또는 허용되는 최대 매핑 수를 초과하게 된다.
-
CONFORMING TO
이 호출은 리눅스 전용이므로 이식성이 있어야 하는 프로그램에서는 사용하지 말아야 한다.
NOTES
mremap()은 가상 주소와 메모리 페이지 간의 매핑을 바꾼다. 이를 이용하면 아주 효율적인 realloc(3)을 구현할 수 있다.
리눅스에서 메모리는 페이지들로 나눠져 있다. 프로세스에는 (한 개 또는) 여러 개의 선형 가상 메모리 세그먼트가 있다. 각 가상 메모리 세그먼트에는 실제 메모리 페이지에 대한 한 개 또는 그 이상의 매핑이 (페이지 테이블에) 있다. 가상 메모리 세그먼트에는 각자의 보호 방식(접근권)이 있어서 그 메모리에 잘못된 방식으로 접근하면 (가령 읽기 전용 세그먼트에 쓰기) 세그먼테이션 위반이 발생할 수 있다. 세그먼트 밖의 가상 메모리에 접근해도 세그먼테이션 위반이 발생하게 된다.
mlock(2) 등으로 잠근 영역을 mremap()으로 이동 내지 확장하는 경우에 mremap() 호출에서는 메모리에 새 영역을 채우려고 최선을 다하되 채우는 데 실패한 경우에 ENOMEM으로 실패하지 않는다.
glibc 버전 2.4 전에서는 MREMAP_FIXED 정의를 노출하지 않았으며 mremap() 원형에서 new_address 인자를 허용하지 않았다.
MREMAP_DONTUNMAP 사용례
MREMAP_DONTUNMAP을 이용할 만한 곳은 다음과 같다.
-
비협력적 userfaultfd(2): 응용에서
MREMAP_DONTUNMAP으로 어떤 가상 주소 범위를 빼낸 다음 userfaultfd(2) 핸들러를 사용해서 프로세스의 다른 스레드가 그 빠진 범위의 페이지를 건드려서 발생하는 페이지 폴트를 처리할 수 있다. -
쓰레기 수집:
MREMAP_DONTUNMAP을 userfaultfd(2)와 함께 써서 (자바 가상 머신에 있는 것 같은) 쓰레기 수집 알고리즘을 구현할 수 있다. 그런 구현 방식은 페이지에PROT_NONE보호 표시를 하고SIGSEGV핸들러로 그 페이지에 대한 접근을 잡는 전통적인 쓰레기 수집 기법들보다 비용이 낮을 (그리고 단순할) 수 있다.
BUGS
리눅스 4.14 전에서는 old_size가 0이고 old_address가 가리키는 매핑이 비공유 매핑(mmap(2) MAP_PRIVATE)이면 mremap()이 원래 매핑과 무관한 새 비공유 매핑을 생성했다. 그 동작 방식은 의도하지 않은 것이며 아마 사용자 공간 응용에게도 (mremap()의 목적이 원래 매핑을 바탕으로 새 매핑을 만드는 것이므로) 예상치 못한 동작이었을 것이다. 리눅스 4.14부터는 그 경우에 mremap()이 EINVAL 오류로 실패한다.
SEE ALSO
brk(2), getpagesize(2), getrlimit(2), mlock(2), mmap(2), sbrk(2), malloc(3), realloc(3)
메모리 페이징에 대한 자세한 내용은 좋아하는 운영 체제 교과서(가령 Andrew S. Tanenbaum의 Modern Operating System, Randolph Bentson의 Inside Linux, Maurice J. Bach의 The Design of the UNIX Operating System)를 보라.
2021-03-22