网站建设中是因为没有ftp上传吗,wordpress博客源码下载,中英文网站开发费用,17做网站目录 一、malloc的内存申请方式二、malloc的内存池管理1、分级内存池2、内存块信息3、内存块合并4、内存块分割 三、brk的内存分配过程1、空闲链表2、sbrk 四、malloc的缺陷 前言#xff1a;从malloc的内存方式、内存池管理、brk系统调用过程这三个点#xff0c;讲述malloc系… 目录 一、malloc的内存申请方式二、malloc的内存池管理1、分级内存池2、内存块信息3、内存块合并4、内存块分割 三、brk的内存分配过程1、空闲链表2、sbrk 四、malloc的缺陷 前言从malloc的内存方式、内存池管理、brk系统调用过程这三个点讲述malloc系统调用的底层原理和流程。 一、malloc的内存申请方式
malloc申请内存有两种申请小于128KB的内存是用brk系统调用申请大于128KB就是用mmap的匿名映射。brk和mmap申请的都是懒分配内存只有真正访问时才分配物理内存
为什么要有brk方式
mmap是系统调用频繁的系统调用会让CPU性能下降。所以就通过brk系统调用每次malloc申请内存时brk会给malloc分配比所需内存更大的内存池然后malloc后面就可以自己操作内存池来申请或释放内存而无需再调用系统调用。所以对于brk方式的malloc使用free并不会直接将内存归还系统而是留在内存池等进程结束才归还。
二、malloc的内存池管理
注1只有brk方式申请的内存会有内存池机制mmap并没有这个机制。 注2下面只是简单说明malloc内存管理最主要的机制省略了一些其他的机制或细节
1、分级内存池
malloc使用分级线程池将不同大小的内存块分为不同等级每个等级有对应的一个空闲链表来管理。malloc会根据每次请求的大小来选择合适的级别从链表中分配内存。链表的遍历可以是从头到尾找到第一个满足请求的大小进行分配也可以是找到大小最接近的块来分配。
2、内存块信息
在每块内存的开头处会有对应的内存块信息包括内存块的大小、空闲链表的下一块内存的指针、以及内存是否被分配。free调用就是根据这里来得知释放内存的大小。
3、内存块合并
当内存块被释放时如果相邻块也是空闲的malloc会进行块合并来减少内存碎片。在高频率的内存分配和释放场景中这个操作会影响性能
4、内存块分割
当 malloc在空闲链表中找到一个比请求大小大的空闲块时它可能会将这个块分割成两部分一部分分配给请求的内存另一部分仍然保持空闲状态。但这个频繁的分割操作可能会导致小的内存块散布在内存中增加内存碎片化
三、brk的内存分配过程
对于mallocbrk每次以页为单位来给malloc分配内存池之后让malloc自己管理和操作内存池的内存直到内存池不够了再调用brk来扩充内存池。brk分配内存的大致过程就是将堆区内存向上扩展具体流程这里以xv6操作系统为例一个类Unix的简单系统。注看懂这里需要有一定的页表基础
1、空闲链表
和malloc的内存池管理方式类似xv6系统在每个空闲页面的内存开头处存放一个run结构体该结构体存储着一个指向下个空闲页起始地址的指针next。由于run的地址和页面地址相同所以xv6可以通过遍历run链表来找到所有空闲页。这个run链表叫做allocator分配器。
2、sbrk
sbrk是xv6系统中的系统调用用于给进程增加或减少堆区内存。分配内存主要就是做两件事1、从空闲链表中删除一张空闲内存页并返回给进程2、把内存页的虚拟地址和物理地址的映射关系写到页表PTE上并设置标志位。减小内存同理主要就是1、把对应页表项清空设置PTE_V2、根据该页面的物理地址创建run结构体并插入空闲链表。
四、malloc的缺陷
1、不支持多线程环境2、由于内存块分割操作频繁malloc会导致内存碎片化3、由于内存块合并操作频繁free会一直触发影响性能。
解决方法自己实现一个内存池来替代malloc
