glibc大量小内存的释放

之前在项目中，发现内存在某些情况下飙升，然后无法降下来的情况，记录一下解决过程。

大概情况就是：程序在运行中需要不停申请小块内存用来接收传输过来的视频数据，将数据保存到磁盘后然后释放掉free掉，正常情况下，总的占用内存维持在一个合理的水平，但是如果磁盘出现写入性能下降的情况时，造成接收的数据堆积，此时需要去申请更多的内存来缓存数据，此时进程总的占用内存变显著增大，这种情况也是可接受的。如果接下来磁盘写入性能恢复正常，缓存的数据减少，大部分申请的内存释放，此时进程占用的总内存应该恢复到正常水平。但是问题来了，在项目中发现，如果进程使用内存一旦因为异常情况升高，内存几乎是再也降不下来了。

开始怀疑是程序内存泄漏，在使用各种方法定位后排除了程序本身内存泄漏的可能，而且确认是调用了free释放掉了内存，那free后的内存为何没有归还给操作系统？

经过查资料，得知Linux下内存管理是由glic库来与内核交互，即用户空间是通过glic来进行的系统调用。glic提供两种方式来申请内存，分别是brk和mmap，当通过malloc/new申请的内存小于M_MMAP_THRESHOLD(缺省128K)时，glic调用brk来申请内存，当要申请的内存大于M_MMAP_THRESHOLD时，glic调用mmap来申请内存。这两种方式分配的都是虚拟内存，没有分配物理内存。在第一次访问已分配的虚拟地址空间的时候，发生缺页中断，操作系统负责分配物理内存，然后建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系。 

brk是将数据段(.data)的最高地址指针_edata往高地址推，完成虚拟内存分配；而通过mmap系统调用分配的内存是在堆和栈的中间空闲地址分配一块虚拟内存，这样释放时可以不受约束地自由释放。这样通过brk分配的内存是连续的一块空间，如下图中依次brk申请ABD内存，释放的时候，若高地址的内存不释放，低地址的内存是不能释放的，如下图(7)；而mmap申请的内存可以自由释放，如下图(6)。