对内存空间地址各层理解

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1、内存分配的原理__Linux虚拟内存管理(glibc)_Linux的虚拟内存管理有几个关键概念_Linux虚拟地址空间如何分布_malloc和free是如何分配和释放内存_如何查看堆内内存的碎片情况_既然堆内内存brk和sbrk不能直接释放，为什么不全部使用mmap来分配，munmap直接释放呢  2013-02-1821:03:06

2、  分类： Linux系统编程

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4、字号 订阅Linux虚拟内存管理(glibc)       在使用mysql作为DB开发的兑换券系统中，随着分区表的不断创建，发现mysqld出

5、现了疑似“内存泄露”现象，但通过valgrind等工具检测后，并没发现类似的问题(最终原因是由于glibc的内存碎片造成)。 因此，需要深入学习Linux的虚拟内存管理方面的内容来解释这个现象；Linux的虚拟内存管理有几个关键概念： 1、每个进程都有独立的虚拟地址空间，进程访问的虚拟地址并不是真正的物理地址； 2、虚拟地址可通过每个进程上的页表(在每个进程的内核虚拟地址空间)与物理地址进行映射，获得真正物理地址； 3、如果虚拟地址对应物理地址不在物理内存中，则产生缺页中断，真正分配物理地址，同时更新进程的页表；如

6、果此时物理内存已耗尽，则根据内存替换算法淘汰部分页面至物理磁盘中。    基于以上认识，进行了如下分析：一、Linux虚拟地址空间如何分布？Linux使用虚拟地址空间，大大增加了进程的寻址空间，由低地址到高地址分别为： 1、只读段：该部分空间只能读，不可写；(包括：代码段、rodata段(C常量字符串和#define定义的常量) )2、数据段：保存全局变量、静态变量的空间； 3、堆：就是平时所说的动态内存，malloc/new大部分都来源于此。其中堆顶的位置可通过函数brk和sbrk进行动态调整。 4、文件映射区域

7、：如动态库、共享内存等映射物理空间的内存，一般是 mmap函数所分配的虚拟地址空间。 5、栈：用于维护函数调用的上下文空间，一般为8M，可通过ulimit–s查看。 6、内核虚拟空间：用户代码不可见的内存区域，由内核管理(页表就存放在内核虚拟空间)。下图是32位系统典型的虚拟地址空间分布(来自《深入理解计算机系统》)。 32位系统有4G的地址空间::      其中0x08048000~0xbfffffff是用户空间，0xc0000000~0xffffffff是内核空间，包括内核代码和数据、与进程相关的数据结构（如

8、页表、内核栈）等。另外，%esp执行栈顶，往低地址方向变化；brk/sbrk函数控制堆顶_edata往高地址方向变化。64位系统结果怎样呢？64位系统是否拥有2^64的地址空间吗？ 事实上，64位系统的虚拟地址空间划分发生了改变： 1、地址空间大小不是2^32，也不是2^64，而一般是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。64位Linux一般使用48位来表示虚拟地址空间，40位表示物理地址，这可通过/proc/cpuinfo来查看 addresssizes  :40bitsph

9、ysical,48bitsvirtual 2、其中，0x0000000000000000~0x00007fffffffffff表示用户空间，0xFFFF800000000000~0xFFFFFFFFFFFFFFFF表示内核空间，共提供256TB(2^48)的寻址空间。这两个区间的特点是，第47位与48~63位相同，若这些位为0表示用户空间，否则表示内核空间。 3、用户空间由低地址到高地址仍然是只读段、数据段、堆、文件映射区域和栈； 二、malloc和free是如何分配和释放内存？参看博客：http://blog.1

10、63.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/132229655201210975312473/ 三、如何查看堆内内存的碎片情况 ？glibc提供了以下结构和接口来查看堆内内存和mmap的使用情况。 structmallinfo{  intarena;           /*non-mmappedspaceallocatedfromsystem*/  intordblks;       /*numberoffreechunks*/  intsmblks;         /*number

11、offastbinblocks*/  inthblks;            /*numberofmmappedregions*/  inthblkhd;          /*spaceinmmappedregions*/  intusmblks;       /*maximumtotalallocatedspace*/  intfsmblks;