PTMalloc介绍

Glibc一般采用ptmalloc2这个版本去管理内存。进程的内存区域分配如下：

|   Kernel Space             |

|   Undefined Region        |

|   Stack                   |

|    \|/                     |

|   Memory Mapping Region  |

|    /|\                     |

|   Head                    |

|   BSS Segment             |

|   Data Segment            |

|   Text Segment            |

一般对heap的操作提供了两种接口，一是brk()的系统调用，设置了heap的上边界。

对于mmap映射区域提供了mmap()和munmap两种系统调用，因为系统调用的代价很高，用mmap的区域很容易被释放，所以一般小区域的内存用brk申请，大区域的内存用mmap申请；

PtMalloc支持多线程，有一个主分配区域（main arena），有多个非主分配区。某个线程调用malloc时候。会先查看线程私有变量中是否已经存在一个分配区，如果存在则尝试加锁，如果加锁失败则会遍历一遍arena链表试图获取一个没有加锁的arana，如果依然获取不到则创建一个新的分配区（arena）。

PtMalloc的内存管理：

用户请求分配的内存再ptmalloc中使用chunk（组，大块，厚片）表示。每个chunk至少需要8个字节的额外开销。用户free掉的内存不会立马还给操作系统。Ptmalloc会统一管理heap和mmap区域的空闲chunk。避免频繁的系统调用。

Ptmalloc将相似大小的chunk用双向链表连在一起。这样的链表称为一个bin，Ptmalloc一个维护的128个bin，并用数组来维护这些bin。（就像一个hashmap一样，每个数组节点下面都有一个链表，这个链表就是bin）

数组中的第一个称为unsorted bin，数组中从2开始编号的前64个bin称为small bin，同一个small bin中的chunk大小相同。Small bin后面的bin称为large bin。

当释放一个chunk的时候，ptmalloc会检查它前后的chunk有咩有空闲的chunk，有空闲的chunk就会与其合并并且移动到一个bin也就是unsorted bin中，同时也会把

一些小的chunk（小于64b）放到一个fast bins中。

如果fast bins和bins都不能满足需求后，ptmalloc会设法在一个top chunk的空间分配内存，对于非主arena会先通过mmap申请一块大的内存给top chunk。

如果topchunk本身还是不够大， 分配程序会重新mmap分配一块内存chunk，并且将top chunk迁移到新的chunk上，如果free（）的chunk刚好与top chunk相邻，那么这两个chunk就会合并成新的topchunk，如果topchunk的大小大于某个阈值，才会还给操作系统。主分配区类似，不过sbrk()的分配和调整topchunk的大小，只有在heap的顶部连续内存空闲超过阈值的时候才会回收内存。

需要的chunk足够大，而且fast bins和bins都不能满足要求，甚至topchunk本身也不能满足分配需求时候，ptmalloc会使用mmao来直接使用内存映射关联到进程空间。