第4次作业-1901210765-吴昊1

在Linux系统中，内存管理是进程运行的关键环节。本文主要探讨了两个重要的内存分配方法：malloc()和mmap()。malloc()是C语言标准库中用于动态内存分配的函数，而mmap()则是用于内存映射文件或匿名内存的系统调用。 malloc()的运作方式如下：它首先会为进程分配一个大的内存块作为堆，然后通过隐式链表管理不同大小的内存块。当需要分配内存时，malloc()会遍历链表，寻找合适的内存块。小于128KB的分配请求通常使用brk()系统调用来扩展堆；而大于128KB的请求则使用mmap()在映射区域分配内存。brk()通过调整进程控制块中的start_brk和brk字段来扩展或收缩堆，而mmap()则在堆和栈之间分配匿名内存，用于大块内存的分配。malloc()根据内存块的大小选择不同的分配策略，是为了平衡内存碎片和管理开销。 malloc()采用brk()分配的小内存块在释放后并不能立即归还给操作系统，可能导致内存泄漏和碎片，但可以提高内存重用效率，减少缺页中断的次数。而对于大内存块，mmap()则提供了更高效的数据管理，尤其适合文件映射和多进程共享。 mmap()的核心在于将文件或对象直接映射到进程的虚拟地址空间，这样可以直接通过指针访问内存，实现对文件的读写，而无需调用read()和write()等系统调用。mmap()的系统调用接收包括映射地址、长度、保护模式、标志、文件描述符和偏移量在内的参数，允许用户自定义内存映射的属性。例如，通过设置不同的标志，可以选择私有映射（修改不反映到文件）、共享映射（多进程共享，修改会同步到物理文件）或匿名映射（不与任何文件关联）。 在实际应用中，malloc()和mmap()的选择取决于内存需求和性能优化的需求。通过mallopt()函数，用户可以调整malloc()中M_MMAP_THRESHOLD的值，以改变小内存块和大内存块的划分界限。 总结来说，malloc()和mmap()是Linux下动态内存管理的重要工具。malloc()主要处理小规模的内存分配，避免内存碎片，而mmap()则适用于大内存分配和文件映射，支持高效的共享和并发操作。了解并恰当运用这两种方法，对于编写高效、资源利用率高的程序至关重要。