物理頁面在malloc和免費通話期間如何分配和釋放？

Question

Malloc從稱爲堆的進程的虛擬內存區域之一分配內存。 堆的初始大小是什麼（在執行開始之後和任何malloc調用之前）？說，如果堆從X虛擬地址開始，並結束於Y虛擬地址我想知道X和Y之間的區別。

我已閱讀前面詢問的重複問題的答案。

How do malloc() and free() work?

書面答覆是所有虛擬地址的情況下，但我想知道的物理頁是如何分配的。 我不確定，但我認爲這個初始大小（X-Y）在操作系統中沒有相應的頁表項。如果我錯了，請糾正我。

現在，假設有一個請求分配（和使用）10個字節的內存，一個新的頁面將被分配。那麼，從這個頁面或每次分配一個新頁面時，所有對內存的進一步請求都會得到滿足？誰來決定呢？

當內存將被釋放（使用免費（）），那麼在什麼時候這個分配的物理頁面將被釋放並標記爲可用？我知道虛擬地址和物理頁面不會立即釋放，因爲釋放的內存量可能會非常少。那麼在什麼時候物理地址和虛擬地址之間的對應關聯會被終止？

如果我的問題聽起來很奇怪，那麼我很抱歉。我只是一個新手，並試圖理解內部。

Answer 1

通常情況下，你能想到的物理頁爲被臨時分配。如果你的程序正在使用的內存被交換到磁盤，那麼在任何時候你的虛擬地址和物理內存之間的關聯都可以被丟棄，並且該物理內存用於別的東西。

如果稍後程序訪問該內存，操作系統將爲該虛擬頁面分配一個新的物理頁面，將數據從頁面文件複製回物理內存，並完成內存訪問。

因此，要回答您的問題，當您的程序不再使用其中分配的分配或之前，物理頁面可能會被標記爲可用。或之後，因爲malloc並不總是將內存釋放回操作系統。你真的不能預測這些東西。

這一切都發生在內核中，從C的角度看它是不可見的，就像內存的CPU緩存從C中不可見一樣。直到你的程序由於交換而大量減速時纔會看不見。顯然，如果你禁用交換文件，那麼事情會發生一些變化：而不是由於交換而導致你的程序變慢，某些程序將無法分配內存，否則某些東西會被OOM殺手所殺。

Answer 2

在每個操作系統，Linux，Mac，Windows等中，頁面的分配方式各不相同。在大多數/所有實現中，都有一個內核機制來定義它的分配方式。

http://www.linuxjournal.com/article/1133

Answer 3

操作系統如何處理這個問題與操作系統相關。在大多數情況下（如果不是全部的話），操作系統至少會在表格中注意到有一個分配。您可能會感到困惑，因爲某些情況下，某些操作系統在訪問之前不會提交內存。 （關鍵字：overcommit;如果您想要我的意見，它應該是每個進程設置，而不是全局設置，並且默認提交內存）。

現在將釋放的內存返回給操作系統，這取決於分配器。它不能返回任何小於一頁的內容，因此當頁面包含分配的內存時，它不會被返回。取決於如何分配，可能還有其他限制;例如在Unix上傳統上使用sbreak()時，只能返回最新分配的頁面（即，如果返回一個頁面，所有分配的頁面也將返回）。 Unix上更現代的方法使用mmapped內存來處理大塊，理由是可以按照需要返回mmapped內存。對於小的分配塊，通常認爲不值得檢查中間的頁是否可以返回，因此不使用mmap內存。