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从C和C++内存管理来谈谈JVM的垃圾回收算法设计-上

从C和C++内存管理来谈谈JVM的垃圾回收算法设计-上 引言 C内存模型 malloc堆内存分配过程 malloc为什么结合使用brk和mmap malloc如何通过内存池管理Heap区域 垃圾收集器...这么做的原因是 brk 分配的内存需要等到高地址内存释放以后才能释放(例如,在 B 释放之前,A 是不可能释放的,这就是内存碎片产生的原因,什么时候收缩看下面), mmap 分配的内存可以单独释放。...本部分内容参考文献 malloc为什么结合使用brk和mmap brk: 一般如果用户分配的内存小于 128 KB,则通过 brk() 申请内存。...brk()的实现的方式很简单,就是通过 brk() 函数将堆顶指针向高地址移动,获得新的内存空间。...既然堆内碎片不能直接释放,导致疑似“内存泄露”问题,为什么 malloc 不全部使用 mmap 来实现呢(mmap分配的内存可以会通过 munmap 进行 free ,实现真正释放)?

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我做了个实验!

malloc 分配的是物理内存吗? malloc(1) 会分配多大的内存? free 释放内存,会归还给操作系统吗? free() 函数只传入一个内存地址为什么能知道要释放多大的内存? 发车!...可能有的同学注意到了,程序里打印的内存起始地址是 d73010, maps 文件显示堆内存空间的起始地址是 d73000,为什么会多出来 0x10 (16字节)呢?这个问题,我们先放着,后面会说。...匿名映射的方式从文件映射区分配的匿名内存。...为什么不全部使用 mmap 来分配内存? 因为向操作系统申请内存,是要通过系统调用的,执行系统调用是要进入内核态的,然后在回到用户态,运行态的切换会耗费不少时间。...free() 函数只传入一个内存地址为什么能知道要释放多大的内存? 还记得,我前面提到, malloc 返回给用户态的内存起始地址比进程的堆空间起始地址多了 16 字节吗?

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malloc 背后的虚拟内存 和 malloc实现原理

为什么需要虚拟内存? CPU 对内存的寻址最简单的方式就是直接使用物理内存地址,这种方式一般叫做物理寻址。早期的 PC 使用物理寻址,而且像数字信号处理器、嵌入式微控制器也使用物理寻址。...物理页号做索引,映射到多个虚拟地址。通过虚拟地址查找的时候就需要通过虚拟地址的中间几位来做索引了。 多级页表。两级页表为例。...sbrk 将 brk 指针向后移动指定字节,返回依赖于系统实现,或者返回移动前的 brk 位置,或者返回移动后的 brk 位置。下面使用 sbrk 实现一个巨简单的 malloc。...mmap 申请的内存在操作系统的映射区。比如 32 位系统,映射区从 3G 虚拟地址粗向下生长,但是因为程序的其他段也会占用空间(比如代码段必须特定的地址开始),所以并不能申请 3G 的大小。...这种途径给予 ‘glibc malloc’ 第二次机会重新使用最近free掉的chunk,这样寻找合适bin的时间开销就被抹掉了,因此内存的分配和释放会更快一些。

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十问 Linux 虚拟内存管理 ( 二 )

堆内的空闲空间还是不会归还 OS 的。 由此可见: malloc 使用 mmap 分配的内存 ( 大于 128k) , free 会调用 munmap 系统调用马上还给 OS ,实现真正释放。...既然堆内内存不能直接释放,为什么不全部使用 mmap 来分配? 由于堆内碎片不能直接释放,问题 5 中说到 mmap 分配的内存可以会通过 munmap 进行 free ,实现真正释放。...既然堆内碎片不能直接释放,导致疑似“内存泄露”问题,为什么 malloc 不全部使用 mmap 来实现呢?仅仅对于大于 128k 的大块内存才使用 mmap ?...因此, glibc 的 malloc 实现中,充分考虑了 sbrk 和 mmap 行为上的差异及优缺点,默认分配大块内存 (128k) 才使用 mmap 获得地址空间,也可通过 mallopt(M_MMAP_THRESHOLD...) space */ }; /* 返回 heap(main_arena) 的内存使用情况, mallinfo 结构返回 */ struct mallinfo mallinfo(); /* 将 heap

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malloc 背后的系统知识

为什么需要虚拟内存? CPU 对内存的寻址最简单的方式就是直接使用物理内存地址,这种方式一般叫做物理寻址。早期的 PC 使用物理寻址,而且像数字信号处理器、嵌入式微控制器也使用物理寻址。...物理页号做索引,映射到多个虚拟地址。通过虚拟地址查找的时候就需要通过虚拟地址的中间几位来做索引了。 多级页表。两级页表为例。...因为每个段都构成了一个独立的地址空间,所以它们可以独立的增长或者减小不会影响到其他的段。...sbrk 将 brk 指针向后移动指定字节,返回依赖于系统实现,或者返回移动前的 brk 位置,或者返回移动后的 brk 位置。下面使用 sbrk 实现一个巨简单的 malloc。...mmap 申请的内存在操作系统的映射区。比如 32 位系统,映射区从 3G 虚拟地址粗向下生长,但是因为程序的其他段也会占用空间(比如代码段必须特定的地址开始),所以并不能申请 3G 的大小。

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浅谈malloc()与free()

如果内存分配失败(内存不足),则函数返回NULL。 l  关于返回malloc返回值为void*。...当这块一次性取出来的内存不够用的时候,就请求操作系统对空间进行扩容。多次调用malloc()(导致内存不够用了)会调用一次brk(),内存区域向地址较大的一方伸长。...malloc()分配内存,会用到brk(用于小内存申请<=128kb,在堆上)或mmap2(用于大内存申请,一般是堆和栈中间)系统调用 。...K&R中记录了malloc()最简单的一种实现方式:通过链表来实现。malloc管理的空间不一定是连续的,空闲存储空间空闲块链表的方式组织。...这些快按照储存地址升序组织。最后一块(最高地址)指向第一块。

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一篇文章彻底讲懂malloc的实现(ptmalloc)

mmap 映射区域和堆相对扩展,直至耗尽虚拟地址空间中的剩余区域,这种结构便于 C 运行时库使用 mmap 映射区域和堆进行内存分配。...,成功返回1,失败返回0; Sbrk()的参数为申请内存的大小,返回heap新的上界brk的地址 2、mmap() #include void *mmap(void *addr...来满足用户的内存分配要求, 用户 free 掉的内存也并不是立即就返回给操作系统, 相反, allocator 会管理这些被 free 掉的空闲空间, 应对用户以后的内存分配要求....五、Malloc实现原理 因为brk、sbrk、mmap都属于系统调用,若每次申请内存,都调用这三个,那么每次都会产生系统调用,影响性能;其次,这样申请的内存容易产生碎片,因为堆是从低地址到高地址,如果高地址的内存没有被释放...为什么不是6个size_t呢?不是还有fd_nextsize和bk_nextsize吗?

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iOS标准库中常用数据结构和算法之排序

@element1, element2: 元素在数组中的地址,这里需要注意的是这个参数不是元素本身,而是元素所在的数组中的偏移地址。...这个表用来决定基数字节串数组的排序是升序还是降序,如果表中的值分别是从0到255那么字节串就按升序排列,如果表中的值分别是从255到0则表示按降序排列。...return:[out] 返回排序成功与否,成功返回0,否则返回其他。 功能: 基数排序只能对字节串数组进行排序,不能对任意的数据结构进行排序处理,因此其排序具有一定的局限性。...因为字节的编码是从0到255,默认的每个字节的比重值和编码值相等,这样就表明着字节串将按照编码的大小进行升序排列。...typedef struct student { char name[16]; //结构体中字符串必须数组的形式被定义并且作为第一个数据成员。

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在C中,如何知道动态分配是否成功

---- mmap和mlock操作物理内存 如果要分配物理内存,请使用 mmap()(带选项的 malloc)分配地址空间,并使用 mlock() 将物理页连接到进程中的地址。...---- 嵌入式为什么不执行malloc 这就是为什么某些嵌入式系统不执行 malloc 的原因。...“程序可以~~分配malloc~~使用比服务器上物理可用更多的内存(假设没有交换)?” 因为, malloc 从虚拟内存中分配,不是从物理内存中分配。...如果无法分配页面,则程序会 SIGNAL 终止。这里,malloc 成功,因为从 VM 分配成功。但这并不能保证拥有所有的内存。...当复制COW 页面确实发生并且现在系统内存不足时,返回 ENOMEM 呢。内存写入不返回错误代码。OOM killer发送一个信号。 这就是为什么您要确保有足够的Swap分区来应对最坏的情况。

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2万字|30张图带你领略glibc内存管理精髓

glibc就是使用这些函数来向操作系统申请虚拟内存,完成内存分配的。...❞ 3.2.2 MMap操作 在LINUX中我们可以使用mmap用来在进程虚拟内存地址空间中分配地址空间,创建和物理内存的映射关系。 共享内存 mmap()函数将一个文件或者其它对象映射进内存。...malloc操作:在malloc的时候,如果申请的内存大小范围在fast bin的范围内,则先在fast bin中查找,如果找到了,则返回。...若第一次用户的请求就大于mmap分配阈值,则ptmalloc直接使用mmap()分配一块内存给用户,heap也就没有被初始化,直到用户第一次请求小于mmap分配阈值的内存分配。...而且所需chunk大小大于mmap分配阈值,则使用mmap进行分配。否则增加heap,增大top chunk。满足分配要求。

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当Linux用尽内存

也注意,在B到OOM之前已经用掉了几乎全部交换分区,A根本没用。很明显malloc()除了保留内存之外什么也没做。 另外一个问题是:既然没有写页,为什么有3056M这个上限?这暴露出另外一个限制。...否则malloc()必须通过扩展堆栈heap得到更多内存。所有申请的块都放在堆栈里。不要和 stack混淆,stack是用来存储本地变量和函数返回地址的。 Heap到底在哪里?...Wolfram Gloger创造了这个修改版替代Doug Lea的malloc。分配器使用chunk管理所有分配的块。chunk代表你实际申请的内存块,但不是那个尺寸。...和overcommit配合, malloc()会因为认为不能申请自由页返回NULL,从而避免了OOM。 内存泄露是不必要的内存消耗。...在用户进程使用ulimit()  使用ulimit -v可以限制用户能mmap()的内存地址空间。到上限后,mmap(),以及malloc()会返回0因而OOM不会启动。

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ptmalloc与glibc堆漏洞利用

mmap如其名字所言,在进程的虚拟地址空间中创建新的地址映射;可以简单理解为直接向内核分配一定数量的页,POSIX兼容: #include void * mmap(void...rw-p 1000 0 [heap] 可以看出sbrk是以页大小(0x1000)进行分配的,值得一提的是,第一次brk(0)调用之后所返回地址,实际上就是.data段末尾的地址,这时候该地址还是没有映射的...而来 P:PREV_INUSE,表示前一个chunk是否空闲 heap_info 一个heap指的是一片连续的内存空间,其中包含了许多(可聚结)的malloc_chunk,heap通过mmap进行分配并且起始地址总是...house_of_force:溢出到top_chunk,修改其size,从而令所有超大的分配都能从top_chunk返回不通过mmap;然后通过malloc(&top-x)大小的分配返回任意地址。...返回任意地址

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十问 Linux 虚拟内存管理 ( 一 )

程序代码中 malloc 的内存都有相应的 free ,就不会出现内存泄露了吗? 既然堆内内存不能直接释放,为什么不全部使用 mmap 来分配? 如何查看进程的缺页中断信息?...另外, %esp 执行栈顶,往低地址方向变化; brk/sbrk 函数控制堆顶往高地址方向变化。 可通过以下代码验证进程的地址空间分布,其中 sbrk(0) 函数用于返回栈顶指针。...事实上, 64 位系统的虚拟地址空间划分发生了改变: 地址空间大小不是 2^32 ,也不是 2^64 ,一般是 2^48 。因为并不需要 2^64 这么大的寻址空间,过大空间只会导致资源的浪费。...malloc 申请多个不同大小的动态内存,同时通过接口 print_info 打印变量大小和地址等相关信息,其中 sbrk(0) 可返回堆顶指针位置。...我们知道, malloc 分配的的内存是虚拟地址空间,虚拟地址空间和物理地址空间使用进程页表进行映射,那么分配了空间就是占用物理内存空间了吗?

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频繁分配释放内存导致的性能问题的分析

下面一个例子来说明内存分配的原理: 1.进程启动的时候,其(虚拟)内存空间的初始布局如图1所示。...这样子做主要是因为brk分配的内存需要等到高地址内存释放以后才能释放(例如,在B释放之前,A是不可能释放的),mmap分配的内存可以单独释放。...当然,B这块内存,是可以重用的,如果这个时候再来一个40K的请求,那么malloc很可能就把B这块内存返回回去了。 8进程调用free(D)以后,如图8所示。...禁止malloc调用mmap分配内存,禁止内存紧缩。...如果一个进程使用了mmap将很大的数据文件映射到进程的虚拟地址空间,我们需要重点关注majflt的值,因为相比minflt,majflt对于性能的损害是致命的,随机读一次磁盘的耗时数量级在几个毫秒,minflt

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glibc内存管理那些事儿

Linux内存空间简介 32位Linux平台下进程虚拟地址空间分布如下图: 进程虚拟地址空间分布 图中,0xC0000000开始的最高1G空间是内核地址空间,剩下3G空间是用户态空间。...那么,既然brk、mmap提供了内存分配的功能,直接使用brk、mmap进行内存管理不是更简单吗,为什么需要glibc呢?...---- glibc的内存分配回收策略 glibc中malloc内存分配逻辑如下是: malloc 分配内存 < DEFAULT_MMAP_THRESHOLD,走__brk,从内存池获取,失败的话走...占据堆顶后1M的地址空间 */ mmap_var = mmap((void*)sbrk(0) + 1024*1024, 127*1024, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE...,而是留在了main_arena的unsorted_list了;正常情况下,由于满足执行malloc_trim的条件,因此,free后,调用了sbrk(-size)把内存归还了操作系统,main_arena

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内存管理概述、内存分配与释放、地址映射机制(mm_struct, vm_area_struct)、mallocfree 的实现

(1)内存映射模块(mmap):负责把磁盘文件的逻辑地址映射到虚拟地址,以及把虚拟地址映射到物理地址。...调用 malloc分配 8个字节,要在这个空闲块的末尾截出 16个字节,其中新的头节点占了 8个字节,另外 8个字节返回给用户使用,注意返回的指针 p1指向头节点后面的内存块。 3....注意, Break只能抬高不能降低,从内核申请到的内存以后都归 malloc管了,即使调用 free也不会还给内核。...(二)、使用mmap() / munmap() 实现 在Linux下面,kernel 使用4096 byte来划分页面,malloc的颗粒度更细,使用8 byte对齐,因此,分配出来的内存不一定是页对齐的...mmap 分配出来的内存地址是页对齐的,所以munmap处理的内存地址必须页对齐(Page Aligned)。

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