进程地址空间VMA以及malloc

进程空间的VMA结构体中由两个成员，红黑树以及链表，表示其组织方式由两种：

红黑树：

 

链表类型：

有了上面的图例，下面简单讲一下malloc的分配原理：

首先malloc是通过系统调用brk来完成内存分配的：

SYSCALL_DEFINE1(brk, unsigned long, brk)------------（1）
{
	unsigned long retval;
	unsigned long newbrk, oldbrk;
	struct mm_struct *mm = current->mm;
	unsigned long min_brk;
	bool populate;

	down_write(&mm->mmap_sem);
	min_brk = mm->end_data;
	if (brk < min_brk)---------------（2）
		goto out;

	/*
	 * Check against rlimit here. If this check is done later after the test
	 * of oldbrk with newbrk then it can escape the test and let the data
	 * segment grow beyond its set limit the in case where the limit is
	 * not page aligned -Ram Gupta
	 */
	if (check_data_rlimit(rlimit(RLIMIT_DATA), brk, mm->start_brk,
			      mm->end_data, mm->start_data))-------------（3）
		goto out;

	newbrk = PAGE_ALIGN(brk);--------（4）
	oldbrk = PAGE_ALIGN(mm->brk);
	if (oldbrk == newbrk)
		goto set_brk;

	/* Always allow shrinking brk. */
	if (brk <= mm->brk) {--------------（5）
		if (!do_munmap(mm, newbrk, oldbrk-newbrk))
			goto set_brk;
		goto out;
	}

	/* Check against existing mmap mappings. */
	if (find_vma_intersection(mm, oldbrk, newbrk+PAGE_SIZE))-------------（6）
		goto out;

	/* Ok, looks good - let it rip. */
	if (do_brk(oldbrk, newbrk-oldbrk) != oldbrk)---------------（7）
		goto out;

set_brk:
	mm->brk = brk;
	populate = newbrk > oldbrk && (mm->def_flags & VM_LOCKED) != 0;
	up_write(&mm->mmap_sem);
	if (populate)
		mm_populate(oldbrk, newbrk - oldbrk);---------（8）
	return brk;

out:
	retval = mm->brk;
	up_write(&mm->mmap_sem);
	return retval;
}

（1）参数brk表示heap新的边界线

（2）如果新的边界线低于data段，则说明分配出现问题，直接return原来的oldbrk。

（3）RLIMIT相关参数是否满足要求

（4）新旧brk都按照页面对齐，且不足一页部分采用进一法对齐

（5）新边界小于老边界，表示要释放内存，调用do_munmap()函数完成内存释放

（6）查看是否由已经分配好的vma包含当前需要分配的内存边界，如果由则直接return。