Linux内存管理（三）：TCMalloc

1. TCMalloc简介

2. 小对象分配

3. 中对象分配

4. 大对象分配

5. 总结

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1. TCMalloc简介

    TCMalloc全称Thread-Caching Malloc，即线程缓存的malloc，实现了高效的多线程内存管理，用于替代系统的内存分配相关的函数（malloc、free，new，new[]等）。TCMalloc是gperftools的一部分，除TCMalloc外，gperftools还包括heap-checker、heap-profiler和cpu-profiler。本文只讨论gperftools的TCMalloc部分。TCMalloc是专门对多线并发的内存管理而设计的，TCMalloc主要是在线程级实现了缓存，使得用户在申请内存时大多情况下是无锁内存分配。按照所分配内存的大小，TCMalloc将内存分配分为三类：

• 小对象分配，(0, 256KB]
• 中对象分配，(256KB, 1MB]
• 大对象分配，(1MB, +∞)

    简要介绍几个概念，Page，Span，PageHeap：

• Page：与操作系统管理内存的方式类似，TCMalloc将整个虚拟内存空间划分为n个同等大小的Page，每个page默认8KB。
• Span：连续的n个page称为一个Span。
• PageHeap：TCMalloc定义了PageHeap类来处理向OS申请内存相关的操作，并提供了一层缓存。可以认为，PageHeap就是整个可供应用程序动态分配的内存的抽象。

    PageHeap以span为单位向系统申请内存，申请到的span可能只有一个page，也可能包含n个page。可能会被划分为一系列的小对象，供小对象分配使用，也可能当做一整块当做中对象或大对象分配。

2. 小对象分配

    整个 TCMalloc对小内存(小于等于256k)的管理实现了三级缓存，分别是ThreadCache(线程级缓存)，Central Cache(中央缓存：CentralFreeeList)，PageHeap(页缓存)。

2.1 SizeClass

    对于256KB以内的小对象分配，TCMalloc按大小划分了85个类别（官方介绍中说是88个左右，但我个人实际测试是85个，不包括0字节大小），称为Size Class，每个size class都对应一个大小，比如8字节，16字节