[stl] SGI STL的空间配置器

第一级空间配置器

　　第一级配置以malloc(), free(), realloc()等c函数执行实际的内存配置，释放、重配置操作，并实现出类似c++ new handler的机制。它不能直接使用c++ new handler机制，因为它并非使用：：operator new来配置内存。

　　所谓的c++ new handler机制，就是你可以要求系统在内存配置需求无法被满足时，调用一个你所指定的函数。换句话说，一旦：：operator new无法完成任务，在丢出std：：bad_alloc异常状态之前，会调用一个由客户端指定的处理例程。该处理例程被称为c++ new handler。new handler解决内存不足的做法有特定的模式。

　　//oom指：out of memory

　　SGI以malloc而不是：：operator new来配置内存，因此SGI不能直接使用C++的set_new_handler()，必须仿真一个类似的set_new_handler()。SGI低一级配置器的allocate（）和realloc（） 都是在调用malloc（）和realloc（）不成功之后，改调用oom_malloc()和oom_realloc()。后两者都有内循环，不断调用“内存不足处理例程”，期望在某次调用之后获得足够的内存圆满完成任务。但是如果“内存不足处理例程”并未被客户端设定，oom_malloc（）和oom_realloc（）便会调用_THROW_BAD_ALLOC，丢出bad_alloc异常信息，或利用二线exit(1)直接终止程序。

第二级空间配置器

　　第二级配置器多了一些机制，避免太多小额区块造成内存的碎片。小额区块带来的其实不仅仅是内存碎片，配置时的额外负担（overhead系统开销（计算机网络）overhead，在计算机网络的帧结构中，除了有用数据以外，还有很多控制信息，这些控制信息用来保证通信的完成。这些控制信息被称作系统开销。）也是一个大问题。额外负担永远无法避免，毕竟系统要靠这多出来的空间来管理内存。

　　SGI第二级配置器的做法是，如果区块够大，超过128bytes时，就移交给第一级配置器处理。当区块小于128bytes时，则以内存池（memory pool）的方式管理，此法又称之为层次配置（sub_allocation）：每次配置一大块内存，并维护对应的自由链表（free list）。下次若再有相同大小的内存需求，就直接从free-lists中拨出。如果客户端释放了小额区块，也负责回收。为了方便管理，SGI第二级配置器会主动将任何小区块的内存需求量上调至8的倍数（如需求为30bytes，自动调整为32bytes）。并维护16（128/8=16）个free-lists，各自管理的大小为8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,96,104,112,120,128的小额区块。

　　free-lists的结构如下：

union obj{

union obj * free_list_link;

char client_data[1];   /*the client sees this.*/

　　　　}

　　大家可能会想为了维护链表，每个节点都需要额外的指针指向下一个节点，这不又造成了另一种额外负担么？但是请注意，上述obj所用的是union，所以从其第一个字段来看，obj可以被当做一个指向形式相同的另一个obj的指针；从第二个字段来看，可以把它看做指向实际区块的指针。

内存分配策略:

叙述之前做一下约定：

req_size ，表示用户请求的内存大小。

_round_up(size_t size)，表示对用户请求的内存大小，向上调整为8的倍数。

例如：req_size = 14 , 那么_round_up(req_size ) 的返回值是16。

_pool_watermark(size_t size)，表示用户请求的内存在head_list中的下标。

例如：req_size = 14 , 那么_pool_watermark(req_size ) 的返回值是1。

具体策略:
1）如果用户申请超过128字节的内存，则直接调用第一级简单空间配置器；否则，执行2）。

2）小于128bytes就检测对应的free-lists，如果free list之内有可用的区块，就直接返回给用户。如果没有可用区块，就将区块大小上调至8的倍数边界，然后调用refill（），准备为free list重新填充空间。

内存池取空间操作

从内存池中取空间给free
list，是chunk_alloc()的工作。其工作流程如下：

chunk_alloc（）中以end_free
– start_free 来判断内存池是的剩余内存。

1， 
如果内存充足，则直接调出20个区块返回给对应的free list。

2， 
如果内存不足，但是end_free – start-free的值仍然大于size，即可以提供一个以上的区块，就提供这不足20的区块出去，这时候pass by reference 的nobjs参数将被修改为实际供应的区块个数。

3， 
如果剩余内存不足提供一个区块，则调用malloc从heap中分配内存给内存池。

　　a) 如果heap足够，则分配20*2+n（n为附加量，随着分配次数的增加而增加）的内存块给内存池，其中第一个给用户，19个给free list维护，剩余的20+n个给内存池维护。

　　b) 如果heap也没了，malloc失败，chunk alloc（）就搜寻整儿free list看是否有“尚未利用的区块，且区块足够大”，如果有则分配给用户。

　　c) 如果没搜寻到，则调用第一级空间配置器。第一级空间配置器也采用的是malloc，但是第一级空间配置器有out of memory处理机制（类似new handler处理机制），或许有机会释放出内存，如果可以就成功，否则抛出bad_alloc异常。

内存释放策略

如果释放的内存超过128字节，则调用“简单空间配置器”的内存释放函数。否则，找出对应的free list，将区块收回。