爲什麼malloc（1）給出多個頁面大小？

Question

我試過在我的機器上使用sbrk（1），然後故意寫出綁定來測試頁面大小，這是4096字節。但是當我調用malloc（1）時，在訪問135152個字節後，我得到了SEGV，這是多頁面大小的方式。我知道malloc是庫函數，它依賴於實現，但考慮到它最終會調用sbrk，它爲什麼會給出多個頁面大小。任何人都可以告訴我關於它的內部工作？

我的操作系統是Ubuntu的14.04和我的建築是86

更新：現在我想知道是否是因爲malloc的地址返回到空閒列表塊大到足以容納我的數據。但是這個地址可能在堆的中間，所以我可以繼續寫直到達到堆的上限。

Answer 1

舊的malloc()使用UNIX的實現sbrk()/brk()系統調用。但是現在，實施使用mmap()和sbrk()。該malloc()執行的glibc的（這可能是你在你的Ubuntu 14.04使用的）同時使用sbrk()和mmap()而選擇使用哪一個，當你要求通常取決於分配請求的大小，這glibc的動態不分配。

對於小分配，glibc使用sbrk()，對於較大的分配，它使用mmap()。宏M_MMAP_THRESHOLD用於決定這一點。目前，它的默認值是set to 128K。這就解釋了爲什麼你的代碼設法分配135152字節，因爲它大約是128K。儘管您只需要1個字節，但您的實施將分配128K用於有效的內存分配。所以在你超過這個限制之前，segfault纔會發生。

您可以通過使用mallopt()通過更改默認參數與M_MAP_THRESHOLD玩。

M_MMAP_THRESHOLD

對於由M_MMAP_THRESHOLD分配大於或等於（以字節爲單位）指定的限制 無法滿足從 空閒列表，存儲器分配函數採用MMAP（2）而不是使用sbrk（2）增加程序中斷的 。

使用mmap（2）分配內存具有顯着的優點，即分配的內存塊總是可以獨立地被釋放回 到系統。 （相比之下，只有在頂端釋放內存 時才能修剪堆棧）。另一方面，使用mmap（2）存在一些缺點：在釋放列表上未放置釋放空間 供以後的分配重用;內存可能浪費 ，因爲mmap（2）分配必須是頁面對齊的;並且內核必須執行通過 mmap（2）清零內存的昂貴任務。平衡這些因素導致M_MMAP_THRESHOLD參數的默認設置爲 128 * 1024。

此參數的下限是0。上限是 DEFAULT_MMAP_THRESHOLD_MAX：512 * 1024在32位系統或 4 * 1024 * 1024 *的sizeof在64位系統（長）。

注意：現在，glibc默認使用動態mmap閾值。 閾值的初始值爲128 * 1024，但當塊 大於當前閾值且小於或等於 時釋放DEFAULT_MMAP_THRESHOLD_MAX，則向上調整閾值 至釋放塊的大小。當動態閾值生效時，修剪堆的閾值也是動態調整爲動態mmap閾值的兩倍的 。如果設置了參數M_TRIM_THRESHOLD，M_TOP_PAD，M_MMAP_THRESHOLD或M_MMAP_MAX 中的任意一個，則將禁用對mmap閾值的調整。

例如，如果你這樣做：

#include<malloc.h> 

mallopt(M_MMAP_THRESHOLD, 0); 

調用malloc()之前，你可能會看到不同的限制。其中大多數是實現細節，C標準說它是undefined behaviour來寫入你的進程不擁有的內存。因此，要冒你的風險 - 否則，demons may fly out of your nose ;-)

Answer 2

malloc在性能方面的原因大塊分配內存。隨後調用malloc可以從大塊中獲得內存，而不必向操作系統請求很多小塊。這減少了所需的系統調用次數。

從this article：

當一個進程需要存儲器，一些房間是通過移動上限的堆的前，使用BRK（）或SBRK（）系統調用創建。由於系統調用在CPU佔用率方面很昂貴，所以更好的策略是調用brk（）來獲取大塊內存，然後根據需要分割以獲得更小的塊。這正是malloc（）所做的。它將很多較小的malloc（）請求聚合爲較少的大型brk（）調用。這樣做會顯着提高性能。

注意的malloc使用mmap，而不是brk/sbrk一些現代的實現分配內存，但在其他上面仍然是正確的。