认识达内从这里开始

Linux编程开发语言随着互联网的不断发展而被越来越多的程序员掌握，今天我们就通过案例分析来简单了解一下，Linux编程内存分配方法都有哪些。

在Linux中，内存的分配通常由C标准库提供的内存分配函数malloc()实现

当malloc()函数需要分配内存时，它会调用这两个系统调用——即brk()和mmap()

brk()

对于小块内存(小于128K大于4K)，使用brk()来分配，通过移动堆顶的位置来分配内存

这些内存释放后并不会立刻归还系统，而是被缓存起来，这样就可以重复使用

优缺点：

减少缺页异常的发生，提高内存访问效率

由于不会立刻归还释放的内存给系统，所以在内存工作繁忙时，频繁的内存分配和释放会造成内存碎片

mmap()

对于大块内存(大于128K)，则直接使用内存映射mmap()来分配，也就是在文件映射段找一块空闲内存分配出去，释放时直接归还系统

优缺点：

在释放时直接归还系统，所以每次mmap都会发生缺页异常

在内存工作繁忙时，频繁的内存分配会导致大量的缺页异常，使内核的管理负担增大。这也是malloc只对大块内存使用mmap的原因

需要注意的是，一开始调用内存分配函数的时候，其实是没有真正分配到物理内存

只有在进程次访问时才分配，即通过缺页异常进入内核中，再由内核来分配内存

Linux伙伴系统(buddy)

在Linux中，光知道如何分配内存还不行，还得知道该怎么分配

伙伴管理器是Linux系统中一种常见的内存分配算法，它可以让系统在分配物理内存时，快速地找到相应大小的可用内存块

前面说到，MMU是一种硬件设备，负责虚拟内存和物理内存的映射关系。当内核需要访问某个虚拟内存时，MMU将该虚拟地址转换为对应的物理内存地址，并通过伙伴系统的分配算法来定位相应的内存块

当内存释放时，伙伴系统将其标记为空闲，用于重新分配给其他进程。因此，伙伴系统和MMU相互协作，实现Linux操作系统的内存管理功能

上面说到，对于4K至128K的内存用brk()来分配，对于大于128k的内存使用内存映射mmap()来分配。那如果要分配的内存小于4K呢?

实际系统运行的时候，有着许多内存小于4K的对象，如果为他们分配单独的页，那就太浪费内存了

所以Linux通过下面两种方式来分配小于4K的内存：

1、伙伴系统

当需要分配小于4K的内存时，内核会为之保留一个完整的物理页，并尽量将物理页分割成大小相同的小块。当有多个小块被请求时，内核会合并这些小块，终分配

2、slab分配器

slab分配器是Linux内核中的一个重要组成(你可以将slab看成构建在伙伴系统上的一个缓存)它将一小块内存分配称为缓存(cache)

当需要分配小于4K的内存时，Slab分配器会创建一个小的缓存来保存请求内存的块。每个缓存都有一个物理页的大小

如果已经分配完了所有内存块，Slab分配器会重新分配一个完整的物理页作为缓存，以供后续请求使用

为了防止内存碎片化，slab分配器会保留已经使用完的slab块并重复使用其中未被使用的空间，而不是将其释放回系统

内存回收

如果内存只分配而不释放，就会造成内存泄漏，甚至会耗尽系统内存

所以，在应用程序用完内存后，还需要调用free()或unmap()，来释放这些不用的内存

那么系统是如何回收内存的呢?

1、使用LRU(LeastRecentlyUsed)算法，回收近使用少的内存页面

2、回收不常访问的内存，把不常用的内存通过交换分区(swap)直接写到磁盘中

Swap其实就是把一块磁盘空间当成内存来用

它可以把进程暂时不用的数据存储到磁盘中(这个过程称为换出)，当进程访问这些内存时，再从磁盘读取这些数据到内存中(这个过程称为换入)

通常只在内存不足时，才会发生Swap交换。并且由于磁盘读写的速度远比内存慢，Swap会导致严重的内存性能问题

3、杀死进程，内存紧张时系统还会通过OOM(OutofMemory)，直接杀掉占用大量内存的进程

【免责声明】本文系本网编辑部分转载，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题，请在30日内与管理员联系，我们会予以更改或删除相关文章，以保证您的权益!请读者仅作参考。更多内容请加抖音太原达内IT培训学习了解。