Linux内存分配：heap与mmap操作及其函数详解

本文档主要探讨了操作系统内存分配的相关函数在 MySQL Crash Course（英文版 PDF）中的应用，特别是针对堆（Heap）和内存映射区域（mmap）的管理。操作系统通过 brk() 和 sbrk() 函数为堆分配内存，而通过 mmap() 和 munmap() 来处理内存映射。关键的概念包括内存的延迟分配，即操作系统在进程请求内存时只分配虚拟内存，只有在实际访问时才建立物理映射。 在2.2.1部分，着重介绍了堆操作相关的函数，如系统调用 brk() 和 C 运行时库函数 sbrk()。它们允许程序动态地扩展或收缩堆空间，以便适应程序运行时的需求。堆内存的管理对于动态内存分配至关重要，如在 C 语言中，程序员通常使用 malloc() 和 free() 函数进行堆内存的分配和释放。 此外，文档还提到了 32 位和 64 位模式下进程内存的不同布局，以及内存管理的一般性描述，包括内存管理的方法、目标和常见的内存管理程序，如 Glibc。特别关注的是 Ptmalloc，一个高效的内存管理器，其设计目标是提供更好的内存分配效率、内存碎片管理和内存回收。 Ptmalloc 内存管理的核心在于其独特的数据结构设计，如 Smallbins、Largebins、Unsortedbin 和 Fastbins，它们用于不同大小内存块的分配和回收。文章深入剖析了 malloc_state 结构体、Malloc_par 变量以及分配区的初始化过程。此外，文档还涵盖了 Ptmalloc 初始化函数，如 ptmalloc_init()，以及多分配区支持的实现，如 Heap_info 结构。 对于初学者和进阶者来说，这份文档提供了一个实用的学习资源，涵盖了从基础概念到源代码分析的深度理解，有助于理解操作系统内存分配的底层机制和高效内存管理技术。阅读此文档可以帮助开发者编写更加健壮且内存效率高的程序。