加入收藏 | 设为首页 | 会员中心 | 我要投稿 李大同 (https://www.lidatong.com.cn/)- 科技、建站、经验、云计算、5G、大数据,站长网!
当前位置: 首页 > 综合聚焦 > 服务器 > Linux > 正文

虚拟空间

发布时间:2020-12-14 01:34:47 所属栏目:Linux 来源:网络整理
导读: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

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。

(编辑:李大同)

【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容!

    推荐文章
      热点阅读