一,内存空间分布图

所以,mmap其实和堆一样,实际上可以说他们都是动态内存分配,但是严格来说mmap区域并不属于堆区,反而和堆区会争用虚拟地址空间。

这里要提到一个很重要的概念,内存的延迟分配,只有在真正访问一个地址的时候才建立这个地址的物理映射,这是Linux内存管理的基本思想。Linux内核在用户申请内存的时候,只是给它分配了一个线性区(也就是虚拟内存),并没有分配实际物理内存;只有当用户使用这块内存的时候,内核才会分配具体的物理页面给用户,这时候才占用宝贵的物理内存。内核释放物理页面是通过释放先行区,找到其对应的物理页面,将其全部释放的过程。

二,malloc 原理和内存碎片

下面以一个例子来说明内存分配的原理:

情况一、malloc小于128k的内存,使用brk分配内存,将_edata往高地址推(只分配虚拟空间,不对应物理内存(因此没有初始化),第一次读/写数据时,引起内核缺页中断,内核才分配对应的物理内存,然后虚拟地址空间建立映射关系),如下图:


1、进程启动的时候,其(虚拟)内存空间的初始布局如图1所示。
      其中,mmap内存映射文件是在堆和栈的中间(例如libc-2.2.93.so,其它数据文件等),为了简单起见,省略了内存映射文件。
      _edata指针(glibc里面定义)指向数据段的最高地址。 
2、
进程调用A=malloc(30K)以后,内存空间如图2:
      malloc函数会调用brk系统调用,将_edata指针往高地址推30K,就完成虚拟内存分配。
      你可能会问:只要把_edata+30K就完成内存分配了?
      事实是这样的,_edata+30K只是完成虚拟地址的分配,A这块内存现在还是没有物理页与之对应的,等到进程第一次读写A这块内存的时候,发生缺页中断,这个时候,内核才分配A这块内存对应的物理页。也就是说,如果用malloc分配了A这块内容,然后从来不访问它,那么,A对应的物理页是不会被分配的。 
3、
进程调用B=malloc(40K)以后,内存空间如图3。

情况二、malloc大于128k的内存,使用mmap分配内存,在堆和栈之间找一块空闲内存分配(对应独立内存,而且初始化为0),如下图:

4、进程调用C=malloc(200K)以后,内存空间如图4:
      默认情况下,malloc函数分配内存,如果请求内存大于128K(可由M_MMAP_THRESHOLD选项调节),那就不是去推_edata指针了,而是利用mmap系统调用,从堆和栈的中间分配一块虚拟内存。
      这样子做主要是因为::
      brk分配的内存需要等到高地址内存释放以后才能释放(例如,在B释放之前,A是不可能释放的,这就是内存碎片产生的原因,什么时候紧缩看下面),而mmap分配的内存可以单独释放。
      当然,还有其它的好处,也有坏处,再具体下去,有兴趣的同学可以去看glibc里面malloc的代码了。 
5、进程调用D=malloc(100K)以后,内存空间如图5;
6、进程调用free(C)以后,C对应的虚拟内存和物理内存一起释放。

7、进程调用free(B)以后,如图7所示:
        B对应的虚拟内存和物理内存都没有释放,因为只有一个_edata指针,如果往回推,那么D这块内存怎么办呢
当然,B这块内存,是可以重用的,如果这个时候再来一个40K的请求,那么malloc很可能就把B这块内存返回回去了
8、进程调用free(D)以后,如图8所示:
        B和D连接起来,变成一块140K的空闲内存。
9、默认情况下:
       当最高地址空间的空闲内存超过128K(可由M_TRIM_THRESHOLD选项调节)时,执行内存紧缩操作(trim)。在上一个步骤free的时候,发现最高地址空闲内存超过128K,于是内存紧缩,变成图9所示。

三,两个指针指向同一个内存空间

  释放内存,如free(),deleate(),只是做了一件事情:斩断指针变量与这块内存的关系。free函数就是把这块内存和指针之间的所有关系斩断。从此指针和那块内存之间再无瓜葛。至于指针变量本身保存的地址并没有改变,但是它对这个地址处的那块内存却已经没有所有权了。那块被释放的内存里面保存的值也没有改变,只是再也没有办法使用了。更斩草除根的办法是释放后马上悬空地址,即将指针置为NULL:将指针保存的地址清除,使其不指向任何内存。

虚拟空间,malloc的更多相关文章

  1. malloc原理和内存碎片[转]

    当一个进程发生缺页中断的时候,进程会陷入内核态,执行以下操作: 1.检查要访问的虚拟地址是否合法 2.查找/分配一个物理页 3.填充物理页内容(读取磁盘,或者直接置0,或者啥也不干) 4.建立映射关系 ...

  2. malloc原理和内存碎片

    当一个进程发生缺页中断的时候,进程会陷入内核态,执行以下操作: 1.检查要访问的虚拟地址是否合法 2.查找/分配一个物理页 3.填充物理页内容(读取磁盘,或者直接置0,或者啥也不干) 4.建立映射关系 ...

  3. 【转】malloc与free的底层实现

    本文转自:http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/132229655201210975312473/ 如何查看进程发生缺页中断的次数? 用ps ...

  4. 内存管理概述、内存分配与释放、地址映射机制(mm_struct, vm_area_struct)、malloc/free 的实现

    http://blog.csdn.net/pi9nc/article/details/23334659 注:本分类下文章大多整理自<深入分析linux内核源代码>一书,另有参考其他一些资料 ...

  5. Linux malloc大内存的方法

    本博文为原创,遵循CC3.0协议,转载请注明出处:http://blog.csdn.net/lux_veritas/article/details/9963199 ------------------ ...

  6. Linux内存管理 (8)malloc

    专题:Linux内存管理专题 关键词:malloc.brk.VMA.VM_LOCK.normal page.special page. 每章问答: malloc()函数是C函数库封装的一个核心函数,对 ...

  7. Linux内存分配小结--malloc、brk、mmap【转】

    转自:https://blog.csdn.net/gfgdsg/article/details/42709943 http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/s ...

  8. 【转】linux环境内存分配原理 malloc info

    Linux的虚拟内存管理有几个关键概念: Linux 虚拟地址空间如何分布?malloc和free是如何分配和释放内存?如何查看堆内内存的碎片情况?既然堆内内存brk和sbrk不能直接释放,为什么不全 ...

  9. malloc原理和内存碎片【转】

    转自:http://www.cnblogs.com/zhaoyl/p/3820852.html 当一个进程发生缺页中断的时候,进程会陷入内核态,执行以下操作: 1.检查要访问的虚拟地址是否合法 2.查 ...

随机推荐

  1. constructor __proto__ prototype

    js里面constructor __proto__  prototype这三个属性比较难理解,在重点研究这三个属性后,在这里做一个笔记, constructor:构造器,每个对象都有这个属性,他指向构 ...

  2. 模型-视图-控制器模式(MVC模式,10种常见体系架构模式之一)

    一.简介: 架构模式是一个通用的.可重用的解决方案,用于在给定上下文中的软件体系结构中经常出现的问题.架构模式与软件设计模式类似,但具有更广泛的范围. 模型-视图-控制器模式,也称为MVC模式.是软件 ...

  3. mysql(5.5)安装后忘记密码

    查看mysql安装的路径

  4. Win10安装CAD2006

    以管理员身份运行 提示如下问题: 查看该隐藏文件如下: 开始以为是未安装MSI Runtime 3.0和.NET Framework Runtime 1.1的原因,下载并安装后还是提示如上问题. 仔细 ...

  5. 第5天(半天)【shell编程初步、grep及正则表达式】

    第5天(半天)[shell编程初步.grep及正则表达式] shell编程初步(01)_recv shell脚本:文本文件 #!:/bin/bash #!:/usr/bin/python #!:/us ...

  6. JAVA 创建文件和文件夹,删除文件和文件夹的实用工具

    package com.file; import java.io.File; import java.io.IOException; //创建新文件和目录 public class CCRDFile ...

  7. Swiper.js使用及API介绍

    Swiper.js详细使用教程http://www.swiper.com.cn/api/start/2014/1218/140.html

  8. Saiku更改源代码实现默认查询一天的数据(十)

    Saiku通过更改源代码实现默认查询前一天数据 saiku在本地进行的编译的方式前面已有教程说明,接下来就是更改原代码了 (从网上学得教程,目前只了解到获取最新一天的数据信息) 参考博客地址: htt ...

  9. 使用Git上传项目到Gitee

    参考原文链接为:https://blog.csdn.net/qq944639839/article/details/79864081 1.打开GitBash 2. cd Client //进入工程目录 ...

  10. Linux过滤错误日志

    grep -E 'at |Exception|exception|Error|error|Caused by' test.log