LinuxMalloc分析-从用户空间到内核空间

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chunk free_list
malloc(size)
  foreach(chuck in freelist)
    if(chunk.size >size)
      return chunk + sizeof(chunk)
  //空闲缓冲区无法满足需求，那么像系统批发内存
  add = sys_brk(brk+(size +sizeof(chunk)))
  newchunk = (chunk)add;
  newchunk.size = size;
  ...
  return newchunk + sizeof(newchunk)
【free】free操作是对堆空间的回收，回收的区块并不是立即返还给内核。而是将区块对应的chunk“标记”为空闲，加入空闲队列中。当然，如果空闲队列中出现相邻地址的chunk，那么可以考虑合并，已解决内存的碎片化，一遍满足之后的大内存申请的需求。一个简单的free伪代码：将释放的地址空间加入空闲链表中 
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free(add)
  pchunk = add - sizeof(chunk)
  insert_to_freelist(pchunk)


2.2 内核层 上文中，malloc的空闲chunk列表无法满足用户的需求，那么要通过sys_brk()进行堆的扩展，这时候才真正算得上进入内核空间。
sys_brk()涉及的主要操作有：
1. 在mm_struct中的堆上界brk延伸到newbrk：即申请一块vma，vma.start=brk vma.end=newbrk
2. 为该虚拟区间块进行物理内存的映射：从虚拟空间vma.start~vma.end中的每个内存页进行映射：

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addr = vma.start
do{
  handle_mm_fault(mm,vma,addr,...)
  addr += PAGESIZE
}while(addr< vma.end)
 函数handle_mm_fault为addr所在的内存页映射物理页面。实现虚拟空间到物理空间的换算和映射。1.通过alloc_page申请一个物理页面；2.换算addr在进程pdg映射中所在的pte地址；3.将addr对应的pte设置为物理页面的首地址。

2.3 虚拟地址与物理地址 当进程读取堆空间的地址vaddr时，虚拟地址vaddr到物理页面的映射如下图所示。