在malloc期间内核中会发生什么?
采访中有人问我这个问题。他们想知道的是,当用户调用malloc(4)分配4个字节的内存时,操作系统(Linux)如何响应?哪个子系统响应此系统调用?
我告诉他,内存管理子系统将为malloc()提供服务。malloc()实现将遍历空闲内存(物理内存)列表,我们将其称为空闲列表,并找到一个大于或等于4字节的适当块。一旦找到这样的块,它将被从空闲列表中删除并添加到已用列表中。然后,该物理内存将被映射到进程堆vma结构。他对这个答案似乎不太满意,伙伴系统如何适应这个答案?任何帮助将不胜感激。
回答:
当用户空间应用程序调用时malloc()
,该调用未在内核中实现。相反,它是一个库调用(实现的glibc或类似方法)。
简短的版本是malloc
glibc 中的实现要么通过brk()
/
sbrk()
system调用获取内存,要么通过mmap()
。这为glibc提供了一个很大的连续(相对于虚拟内存地址)的内存块,该malloc
实现将实现进一步切成小块并将它们切成小块,然后分发给您的应用程序。
这是一个小malloc
实现,它将为您提供想法,以及许多链接。
请注意,还没有什么东西在乎物理内存-当通过brk()
/
sbrk()
或更改过程数据段mmap()
,以及在引用内存(通过对内存的读取或写入)时,内核虚拟内存系统会处理该内存。
总结一下:
malloc()
将搜索其托管的内存,以查看是否有一块满足分配要求的未使用的内存。- 如果失败,
malloc()
将尝试扩展过程数据段(通过sbrk()
/brk()
或在某些情况下mmap()
)。sbrk()
最终进入内核。 - 内核中的
brk()
/sbrk()
调用会调整struct mm_struct
流程中的某些偏移,因此流程数据段会更大。首先,将没有物理内存映射到扩展数据段所提供的其他虚拟地址。 - 当第一次触摸到未映射的内存时(可能是实现的读/写操作
malloc
),故障处理程序将启动并进入内核,在内核中内核将为未映射的内存分配物理内存。
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