【操作系统笔记】内存分配

内存对齐


问题:为什么需要内存对齐呢?

  • 主要原因是为了兼容,为了让程序可以运行在不同的处理器中 ,有很多处理器在访问内存的时候,只能从特定的内存地址读取数据。换个说法就是处理器每次只能从内存取出特定个数字节的数据。

  • 如果不做内存对齐的话,CPU 访问一个变量的值有可能需要跨两个内存块(假设每4字节为一块)就需要访问 2 次,损耗 CPU 性能,内存对齐后,CPU 只需要一次访问就可以读取 4 字节数据。

比如说一次只能读取 4 个字节的数据,那么处理器只能访问的地址必须是 4 的倍数,比如 0x00x40x80x12等等。

如果内存不对齐的话,会有什么影响?

  • 那一个变量的值可能跨两个内存块,那么 CPU 就需要访问两次,损耗 CPU 性能。


关于内存对齐需要知道的事情:

  • 如果程序只是运行在 AMD64 和 x86 处理器上,是不需要考虑内存对齐的

    因为 AMD64 处理器可以读取任何小于等于 8 字节的变量,x86 可以读取任何小于等于 4 字节的变量。

  • 但是,为了使的程序可以兼容其他的处理器,一般都会考虑内存对齐

  • 采用了内存对齐技术,即保证无论 CPU 一次取几个字节(1、2、4、8、16...)只要所取的变量大小小于一次可读取的字节数,就不会访问两次内存。

用户态虚拟内存分配和释放

malloc 和 free

mallocfree 用于程序在用户态 下、申请释放 堆内存,所谓的堆内存 ,其实就是运行时堆区域 的一段虚拟地址空间 。虚拟地址数量也是有限的,不合理分配的话会很快的就用完了,也就发生 OOM 了。

提高虚拟内存的利用率,也就是用过的虚拟地址,释放后,可以重复分配使用。分配和释放的时间复杂度,吞吐率要高。

申请堆内存的方法有两个:

  • ① mmap:通过增加内存映射来申请堆内存
  • ② sbrk: 通过改变 brk 来申请堆内存




mallocfree 的全流程解析:https://www.processon.com/view/link/62384ce70e3e74074cf4ebae

用户态和内核态内存分配

用户态通过mmapmalloc申请分配得到的内存都是虚拟内存地址,只有当 CPU 访问该地址时,发现对应的物理页号不存在,发生缺页异常,此时才会真正的分配物理内存,这是由缺页异常处理程序分配物理页号到虚拟页表来完成的。

相关推荐
花花无缺12 小时前
Windows 定时执行 Python 脚本方案
python·操作系统·命令行
小宇子2B13 小时前
LRU 不只是最近最少使用:active/inactive、anon/file、folio 和分代 LRU
操作系统
凉、介19 小时前
Linux 设备驱动匹配机制
linux·笔记·单片机·学习·操作系统·嵌入式
沅姬2 天前
如何优雅地关闭找不到终端的 roslaunch 进程
操作系统
小宇子2B3 天前
从 malloc 到物理页:把 Linux 内存管理链路串起来
操作系统
无忧.芙桃3 天前
线程同步与线程互斥(上)
linux·运维·操作系统·运维开发
zandy10114 天前
从可用到好用:2026年信创改造建设之邮件系统经验分享
经验分享·中间件·操作系统·信创·国产cpu
岑梓铭6 天前
考研408《操作系统》复习笔记,第四章《4.2.2 文件操作、文件共享、文件保护》
linux·考研·操作系统·文件系统·408
CS创新实验室6 天前
现代操作系统与大学教材的鸿沟:从理论抽象到工程实践的跨越
操作系统
明朝冰红茶7 天前
《30天自制操作系统》 Day1学习笔记
操作系统