brk与mmap

1. 前言

glibc的malloc函数在申请大于128K的内存时使用mmap分配内存，mmap会从堆区和栈区中间的部分划分内存，而在申请小于128K的内存时使用brk从堆上划分内存。

2. brk/sbrk

brk是linux上一个系统调用，而sbrk是一个C库函数

2.1 brk函数原型

int brk(void *addr);

参数

返回值

返回增加的大小

2.2 sbrk函数原型

void *sbrk(intptr_t increment);

参数

返回值

返回增加之后的program break内存地址

2.3 brk的原理

brk实际是通过改变program break来实现的，这个program break可以理解为“堆顶指针”，意味着程序堆内存使用到了该位置。

而这种内存的分配方式有个问题，看下下图：

假设B已经被free了，但是由于上面有一个C对象，所以program break指针不能简单的向下移动来释放内存。那怎么办呢？

实际上free后不能立即归还内存，只是将这块内存标记为空闲，后续再申请内存时可以复用这块内存。并且两块连续的空闲内存可以合并为一块空闲内存，当最高地址空间的空闲内存大于128K时（可以通过M_TRIM_THRESHOLD选项调节），执行内存紧缩。对于上图来说，如果C也被free了，program break就可以指向A的结束地址了，就能释放一部分内存了。

难道这就是传说中的线性内存分配

3. mmap

3.1 mmap函数原型

void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

参数

返回值

返回映射区的起始地址

3.2 munmap函数原型

// 解除映射
int munmap(void *start, size_t length);

参数

返回值

解除成功返回0，失败返回-1

3.3 mmap原理

linxu内核使用vm_area_struct结构来表示一个独立的虚拟内存区域（比如堆、栈、bss段、代码段等），一个进程会有多个vm_area_struct结构体，各个vm_area_struct使用树结构或者链表连接。

vm_area_struct结构包含了该区域的起止地址和其他信息以及一个vm_ops指针，vm_ops指针内部引出所有针对这个区域可用的系统调用函数。

mmap就是创建一个新vm_area_struct结构，并将其与文件磁盘地址做映射。

mmap申请的内存可以通过munmap释放。

4. 总结

5. 参考资料

• https://www.cnblogs.com/huxiao-tee/p/4660352.html
• https://blog.csdn.net/yusiguyuan/article/details/39496057