pmap，linux工具pmap原理？

Linux命令简明手册 (wker.com)

pmap

显示进程的内存映像

语法格式

pmap [-x|-d] [-q] pids
pmap -V

命令简介

pmap命令主要用于显示指定进程的内存映像（或称地址空间）。其中，pids是一个或一组进程的PID。

除了指定进程，如果不加任何选项，pmap命令将会显示指定进程每个内存映像的起始地址、虚拟内存的大小、进程访问地址空间的权限，以及内存映射文件等。

命令选项

-x　　增加一个标题行，同时显示每个内存映像实际使用的物理内存大小，以及内容已修改但尚未写到磁盘的页面数量等附加进程信息。

-d　　增加一个标题行，同时显示内存映射文件的偏移值，以及存储设备的主次设备号等附加进程信息。

-q　　采用安静方式，禁止显示汇总信息行。

-V　　显示命令的版本信息，然后退出。

命令输出

Address:　　内存映像的起始地址。

Kbytes:　　内存映像的虚拟内存空间大小（单位为KB）。

RSS:　　内存映像实际驻留物理内存的空间大小（单位为KB）。

Dirty:　　内容已修改但尚未写到磁盘的页面空间大小（单位为KB），包括共享与专用的页面。

Mode:　　访问内存映像的权限：r（读）、w（写）、x（执行）、s（共享）与p（专用）。

Mapping:　　内存映射文件、分配的内存（其标志为“[ anon ]”）或程序栈（其标志为“[ stack ]”）。

Offset:　　内存映射文件的偏移值。

Device:　　存储设备的主次设备号。

应用实例

1. 显示bash的地址空间，查询每个内存映像的概况。

$ pmap 2775

2. 显示bash的地址空间，了解更多的信息。

linux工具pmap原理？

1. 概述

DMA（Direct Memory Access）：直接存储器访问；

先看问题的引入：

  • Non-DMA：CPU直接与设备进行数据交互，CPU的负载会随着数据的读写而增加；
  • DMA：CPU不参与数据的直接传输，DMA Controller负责Device与Memory之间的数据搬运，并以中断信号的形式通知CPU；
  • 可以看出，使用DMA的最大优点是可以提高CPU的使用率；

2. address mapping

DMA涉及三种地址空间：

  • CPU虚拟地址：CPU使用的地址空间；
  • CPU物理地址：CPU使用的虚拟地址通过MMU转换成物理地址；
  • 总线地址：设备使用的地址空间；

CPU与Device看待地址的空间不一样，看几个示例：

  1. A：Host bridge负责将Bus address映射到CPU的物理地址空间，可以通过ioremap 来使用，比如PCI/PCIe；
  2. B：设备使用的总线地址，可以通过IOMMU访问到CPU的物理地址空间，由IOMMU来负责映射；
  3. C：设备使用的总线地址与CPU的物理地址相同，不需要使用IOMMU进行地址转换；

2.1 cache coherence

DMA的操作，通常与cache相关，先了解一下cache coherence：

  • cache coherence设备：设备之间的读写不需要关心cache的一致性问题，硬件将确保数据一致，比如连接在ARM CCI端口上的设备就是cache coherence设备；
  • non-coherence设备：需要额外的软件操作（flush/invalidate）等操作来确保数据一致；

3. DMA mappings

Linux内核中提供了两种dma mapping的接口：Consistent mapping和Stream mapping。

3.1 Consistent DMA mappings

  • consistent mapping：对应于cache-coherence设备，硬件确保device和CPU都能并行访问数据，并能看到彼此的更新，而不需要软件的flush操作；
  • 通常在驱动init时进行map操作，而在deinit时进行unmap操作；

通常在使用consistent dma mapping时，首先需要通过dma_alloc_coherent接口来分配一段区域：

  • dma_alloc_coherent用于分配coherent内存，并返回对应的虚拟地址；
  • 进行内存分配时，存在三种方式：1）优先从设备专用的dma池开始分配；2）无专用dma池，如果是dma-direct访问，通过dma_direct_alloc分配，而底层是依赖于CMA来分配；3）使用IOMMU的设备，则通过iommu的操作函数集来分配；

3.1 device reserved

通常，可以为设备指定专用的dma coherent的区域，有以下的方式：

  1. 通过在设备树中添加对应的属性值，驱动中可以调用of_reserved_mem_device_init最终完成dma区域的注册；
  2. 直接通过接口dma_decleare_coherent_memory调用来进行注册；

3.2 dma pool

驱动中经常面临buffer的管理，可以使用dma pool机制来处理，大概的原理如下：

  • dma-pool以页为单位来进行管理分配，可以通过添加多个dma池来使用；
  • dma-pool子系统的细节描述，需要另起一篇文章了；

3.2 Streaming DMA mappings

  • streaming mapping：对应于non-coherence设备；
  • 通常在单次DMA传输时进行map，在传输完成后进行unmap（除非调用了dma_sync_XXX()函数）；
  • non-coherence设备，由于buffer不与其他数据共享cache line，通常会work better；

先看一下数据一致性问题：

  • dma to device时，需要将cache中的数据flush到memory中；
  • dma from device时，需要先将cache中的数据invalidate掉，避免CPU读取的是原来的数据；

dma_map_single函数如下：

  • map操作时存在两种方式，直接映射或使用iommu来完成映射；

dma_unmap_single是逆操作：

从上述函数中可以看到，最终都会调用到arch相关的cache操作，这个与体系结构是强相关的，以arm64为例：

  • 最终的代码将调用到汇编中，操作也较简单，不再赘述了；

Linux kernel 已经通过 /proc/$PID/maps 和 smaps 将进程 PID 的内存信息暴露出来了，pmap 只要读取和解析这些文件就可以了。具体你可以直接看 pmap 的源码：

pmap.c · master · procps-ng / procps · GitLab

pmap命令详解

简介：
pmap - report memory map of a process(查看进程的内存映像信息)pmap命令用于报告进程的内存映射关系，是Linux调试及运维一个很好的工具。
用法
pmap [ -x | -d ] [ -q ] pids…
pmap -V
选项含义
-x extended Show the extended format. 显示扩展格式
-XX show everything the kernel provides 显示内核提供的一切信息
-d device Show the device format. 显示设备格式
-q quiet Do not display some header/footer lines. 不显示头尾行
-V show version Displays version of program. 显示版本
扩展格式和设备格式域：
Address: start address of map 映像起始地址
Kbytes: size of map in kilobytes 映像大小
RSS: resident set size in kilobytes 驻留集大小
Dirty: dirty pages (both shared and private) in kilobytes 脏页大小
Mode: permissions on map 映像权限: r=read, w=write, x=execute, s=shared, p=private (copy on write)
Mapping: file backing the map , or ‘[ anon ]’ for allocated memory, or ‘[ stack ]’ for the program stack. 映像支持文件,[anon]为已分配内存 [stack]为程序堆栈
Offset: offset into the file 文件偏移
Device: device name (major:minor) 设备名

  1. 查看进程1 的地址
[root@master ~]# pmap -d 1
1:   /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 22
Address           Kbytes Mode  Offset           Device    Mapping
00007fd5d7abc000      16 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libuuid.so.1.3.0
00007fd5d7ac0000    2044 ----- 0000000000004000 0fd:00000 libuuid.so.1.3.0
00007fd5d7cbf000       4 r---- 0000000000003000 0fd:00000 libuuid.so.1.3.0
00007fd5d7cc0000       4 rw--- 0000000000004000 0fd:00000 libuuid.so.1.3.0
00007fd5d7cc1000     224 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libblkid.so.1.1.0
00007fd5d7cf9000    2048 ----- 0000000000038000 0fd:00000 libblkid.so.1.1.0
00007fd5d7ef9000      12 r---- 0000000000038000 0fd:00000 libblkid.so.1.1.0
00007fd5d7efc000       4 rw--- 000000000003b000 0fd:00000 libblkid.so.1.1.0
00007fd5d7efd000       4 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5d7efe000      84 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libz.so.1.2.7
00007fd5d7f13000    2044 ----- 0000000000015000 0fd:00000 libz.so.1.2.7
00007fd5d8112000       4 r---- 0000000000014000 0fd:00000 libz.so.1.2.7
00007fd5d8113000       4 rw--- 0000000000015000 0fd:00000 libz.so.1.2.7
00007fd5d8114000     144 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 liblzma.so.5.0.99
00007fd5d8138000    2044 ----- 0000000000024000 0fd:00000 liblzma.so.5.0.99
00007fd5d8337000       4 r---- 0000000000023000 0fd:00000 liblzma.so.5.0.99
00007fd5d8338000       4 rw--- 0000000000024000 0fd:00000 liblzma.so.5.0.99
00007fd5d8339000      16 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libcap-ng.so.0.0.0
00007fd5d833d000    2048 ----- 0000000000004000 0fd:00000 libcap-ng.so.0.0.0
00007fd5d853d000       4 r---- 0000000000004000 0fd:00000 libcap-ng.so.0.0.0
00007fd5d853e000       4 rw--- 0000000000005000 0fd:00000 libcap-ng.so.0.0.0
00007fd5d853f000      16 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libattr.so.1.1.0
00007fd5d8543000    2044 ----- 0000000000004000 0fd:00000 libattr.so.1.1.0
00007fd5d8742000       4 r---- 0000000000003000 0fd:00000 libattr.so.1.1.0
00007fd5d8743000       4 rw--- 0000000000004000 0fd:00000 libattr.so.1.1.0
00007fd5d8744000       8 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libdl-2.17.so
00007fd5d8746000    2048 ----- 0000000000002000 0fd:00000 libdl-2.17.so
00007fd5d8946000       4 r---- 0000000000002000 0fd:00000 libdl-2.17.so
00007fd5d8947000       4 rw--- 0000000000003000 0fd:00000 libdl-2.17.so
00007fd5d8948000     384 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libpcre.so.1.2.0
00007fd5d89a8000    2044 ----- 0000000000060000 0fd:00000 libpcre.so.1.2.0
00007fd5d8ba7000       4 r---- 000000000005f000 0fd:00000 libpcre.so.1.2.0
00007fd5d8ba8000       4 rw--- 0000000000060000 0fd:00000 libpcre.so.1.2.0
00007fd5d8ba9000    1800 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libc-2.17.so
00007fd5d8d6b000    2048 ----- 00000000001c2000 0fd:00000 libc-2.17.so
00007fd5d8f6b000      16 r---- 00000000001c2000 0fd:00000 libc-2.17.so
00007fd5d8f6f000       8 rw--- 00000000001c6000 0fd:00000 libc-2.17.so
00007fd5d8f71000      20 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5d8f76000      92 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libpthread-2.17.so
00007fd5d8f8d000    2044 ----- 0000000000017000 0fd:00000 libpthread-2.17.so
00007fd5d918c000       4 r---- 0000000000016000 0fd:00000 libpthread-2.17.so
00007fd5d918d000       4 rw--- 0000000000017000 0fd:00000 libpthread-2.17.so
00007fd5d918e000      16 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5d9192000      84 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libgcc_s-4.8.5-20150702.so.1
00007fd5d91a7000    2044 ----- 0000000000015000 0fd:00000 libgcc_s-4.8.5-20150702.so.1
00007fd5d93a6000       4 r---- 0000000000014000 0fd:00000 libgcc_s-4.8.5-20150702.so.1
00007fd5d93a7000       4 rw--- 0000000000015000 0fd:00000 libgcc_s-4.8.5-20150702.so.1
00007fd5d93a8000      28 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 librt-2.17.so
00007fd5d93af000    2044 ----- 0000000000007000 0fd:00000 librt-2.17.so
00007fd5d95ae000       4 r---- 0000000000006000 0fd:00000 librt-2.17.so
00007fd5d95af000       4 rw--- 0000000000007000 0fd:00000 librt-2.17.so
00007fd5d95b0000     244 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libmount.so.1.1.0
00007fd5d95ed000    2044 ----- 000000000003d000 0fd:00000 libmount.so.1.1.0
00007fd5d97ec000       4 r---- 000000000003c000 0fd:00000 libmount.so.1.1.0
00007fd5d97ed000       4 rw--- 000000000003d000 0fd:00000 libmount.so.1.1.0
00007fd5d97ee000       4 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5d97ef000      84 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libkmod.so.2.2.10
00007fd5d9804000    2044 ----- 0000000000015000 0fd:00000 libkmod.so.2.2.10
00007fd5d9a03000       4 r---- 0000000000014000 0fd:00000 libkmod.so.2.2.10
00007fd5d9a04000       4 rw--- 0000000000015000 0fd:00000 libkmod.so.2.2.10
00007fd5d9a05000     120 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libaudit.so.1.0.0
00007fd5d9a23000    2044 ----- 000000000001e000 0fd:00000 libaudit.so.1.0.0
00007fd5d9c22000       4 r---- 000000000001d000 0fd:00000 libaudit.so.1.0.0
00007fd5d9c23000       4 rw--- 000000000001e000 0fd:00000 libaudit.so.1.0.0
00007fd5d9c24000      40 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5d9c2e000      52 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libpam.so.0.83.1
00007fd5d9c3b000    2048 ----- 000000000000d000 0fd:00000 libpam.so.0.83.1
00007fd5d9e3b000       4 r---- 000000000000d000 0fd:00000 libpam.so.0.83.1
00007fd5d9e3c000       4 rw--- 000000000000e000 0fd:00000 libpam.so.0.83.1
00007fd5d9e3d000      16 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libcap.so.2.22
00007fd5d9e41000    2044 ----- 0000000000004000 0fd:00000 libcap.so.2.22
00007fd5da040000       4 r---- 0000000000003000 0fd:00000 libcap.so.2.22
00007fd5da041000       4 rw--- 0000000000004000 0fd:00000 libcap.so.2.22
00007fd5da042000     144 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 libselinux.so.1
00007fd5da066000    2044 ----- 0000000000024000 0fd:00000 libselinux.so.1
00007fd5da265000       4 r---- 0000000000023000 0fd:00000 libselinux.so.1
00007fd5da266000       4 rw--- 0000000000024000 0fd:00000 libselinux.so.1
00007fd5da267000       8 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5da269000     136 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 ld-2.17.so
00007fd5da479000      40 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5da488000       8 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5da48a000       4 r---- 0000000000021000 0fd:00000 ld-2.17.so
00007fd5da48b000       4 rw--- 0000000000022000 0fd:00000 ld-2.17.so
00007fd5da48c000       4 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007fd5da48d000    1420 r-x-- 0000000000000000 0fd:00000 systemd
00007fd5da7ef000     140 r---- 0000000000162000 0fd:00000 systemd
00007fd5da812000       4 rw--- 0000000000185000 0fd:00000 systemd
00007fd5db8ff000     892 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
00007ffea366a000     132 rw--- 0000000000000000 000:00000   [ stack ]
00007ffea36b3000       8 r-x-- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
ffffffffff600000       4 r-x-- 0000000000000000 000:00000   [ anon ]
mapped: 43424K    writeable/private: 1252K    shared: 0K

mapped 表示该进程映射的虚拟地址空间大小，也就是该进程预先分配的虚拟内存大小，即ps出的vsz

writeable/private 表示进程所占用的私有地址空间大小，也就是该进程实际使用的内存大小

shared 表示进程和其他进程共享的内存大小

  1. 查看进程1的扩展地址
[root@master ~]# pmap -x 1
1:   /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 22
Address           Kbytes     RSS   Dirty Mode  Mapping
00007fd5d7abc000      16       8       0 r-x-- libuuid.so.1.3.0
00007fd5d7ac0000    2044       0       0 ----- libuuid.so.1.3.0
00007fd5d7cbf000       4       4       4 r---- libuuid.so.1.3.0
00007fd5d7cc0000       4       4       4 rw--- libuuid.so.1.3.0
00007fd5d7cc1000     224      36       0 r-x-- libblkid.so.1.1.0
00007fd5d7cf9000    2048       0       0 ----- libblkid.so.1.1.0
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posted @ 2022-09-22 16:17  CharyGao  阅读(7889)  评论(0)  编辑  收藏  举报