メモリーのロック

メモリーのロックは、リアルタイムアプリケーションにとって最重要事項の 1 つです。リアルタイム環境では、応答時間を減らし、ページングとスワッピングを防ぐために、プロセスは連続してメモリー内に常駐することが保証されなければなりません。

この節では、SunOS において、リアルタイムアプリケーションが利用できるメモリーロックのメカニズムについて説明します。

SunOS では、プロセスがメモリーに常駐するかどうかは、プロセスの現在の状態、使用できる全物理メモリー、動作中のプロセス数、およびプロセッサのメモリーに対する要求によって決まります。このような方法は、タイムシェアリング環境には適合します。しかし、リアルタイム環境には受け入れられないことがよくあります。リアルタイム環境では、プロセスのメモリーアクセスとディスパッチ応答時間を減らすために、プロセスはメモリー常駐を保証する必要があります。

SunOS のリアルタイムメモリーロックは、ライブラリルーチンのセットで提供されます。このようなライブラリルーチンを使用すると、スーパーユーザー特権で実行しているプロセスは、自分の仮想アドレス空間の指定された部分を物理メモリーにロックできます。このようにしてロックされたページは、ロックが解除されるか、プロセスが終了するまでページングの対象になりません。

オペレーティングシステムには、一度にロックできるページ数にシステム全体の制限があります。この制限は調整可能なパラメータであり、デフォルト値はブート時に計算されます。デフォルト値は、ページフレーム数から一定の割合 (現在は 10 %に設定) を引いた値が基本になります。

ページのロック

mlock(3C) への呼び出しは、メモリーの 1 セグメントをシステムの物理メモリーにロックするように要求します。たとえば、指定されたセグメントを構成するページにページフォルトが発生したと仮定します。すると、各ページのロックカウントが 1 だけ増えます。ロックのカウントが 0 より大きいページは、ページング操作から除外されます。

特定のページを異なるマッピングで複数のプロセスを使って何度もロックできます。2 つの異なったプロセスが同じページをロックすると、両方のプロセスがロックを解除するまで、そのページはロックされたままです。ただし、マッピング内でページロックは入れ子にしません。同じプロセスが同じアドレスに対してロックインタフェースを何度も呼び出した場合でも、ロックは一度のロック解除要求で削除されます。

ロックが実行されているマッピングが削除されると、そのメモリーセグメントのロックは解除されます。ファイルを閉じるまたは切り捨てることによってページが削除された場合も、ロックは暗黙的に解除されます。

fork(2) 呼び出しが行われたあと、ロックは子プロセスには継承されません。したがって、メモリーをロックしているプロセスが子プロセスをフォークした場合、子プロセスは自分でメモリーロック操作を行い、自分のページをロックする必要があります。そうしないと、プロセスをフォークした場合に通常必要となるページのコピー即時書き込みを行わなければならなくなります。

ページのロック解除

メモリーによるページのロックを解除するために、プロセスは munlock(3C) 呼び出しによって、ロックされている仮想記憶のセグメントを解放するように要求します。munlock により、指定された仮想ページのロックカウントは 1 だけ減ります。ページのロックカウントが 0 まで減ると、そのページは普通にスワップされます。

全ページのロック

スーパーユーザープロセスは、mlockall(3C) 呼び出しによって、自身のアドレス空間内の全マッピングをロックするように要求できます。MCL_CURRENT フラグが設定されている場合は、既存のメモリマッピングがすべてロックされます。MCL_FUTURE フラグが設定されている場合は、既存のマッピングに追加されるマッピングまたは既存のマッピングを置き換えるマッピングはすべて、メモリー内にロックされます。

スティッキロックの復元

ページのロックカウントが 65535 (0xFFFF) に達すると、そのページは永久にロックされます。値 0xFFFF は実装によって定義されています。この値は将来のリリースで変更される可能性があります。このようにしてロックされたページは、ロックを解除できません。復元するにはシステムをリブートしてください。