24、深入理解计算机系统笔记，虚拟存储器，动态存储器分配

1、需要额外的虚拟存储器时，使用一种动态存储器分配器（dynamic memory allocator）。一个动态存储器分配器维护着一个进程的虚拟存储器区域，称为堆（heap）。在大多数的unix系统中，堆是一个请求二进制0的区域；对于每个进程，内核维护着一个变量brk，它指向堆的顶部。

2、分配器将堆视为一组不同大小的块（block）的集合来维护。每个块就是一个连续的虚拟存储器组块（chunk），要么是已分配的，要么是未分配的。

1）显式分配器（explicit allocator）：如通过malloc,free或C++中通过new,delete来分配和释放一个块。

2）隐式分配器（implicit allocator）：也叫做垃圾收集器（garbage collector）。自动释放未使用的已分配的块的过程叫做垃圾回收（garbage collection）。

3、malloc不初始化它返回的存储器，calloc是一个基于malloc的包装（wrapper）函数，它将分配的存储器初始化为0。想要改变一个以前已分配的块的大小，可以使用realloc函数。

4、分配器必须对齐块，使得它们可以保存任何类型的数据对象。在大多数系统中，以8字节边界对齐。

不修改已分配的块：分配器只能操作或者改变空闲块。一旦被分配，就不允许修改或者移动它。

5、碎片（fragmentation）

有内部碎片（internal）和外部碎片（external）。

外部碎片：在一个已分配块比有效载荷在时发生的。（如对齐要求，分配最小值限制等）

外部碎片：当空闲存储器合计起来足够满足一个分配请求，但是没有一个单独的空闲块足够大可以来处理这个请求时发生的。

6、隐式空间链表

    放置分配的块的策略有：首次适配（first fit），下一次适配（next fit），和最佳适配（best fit）。

如果空闲块已经最大程度的合并，而仍然不能生成一个足够大的块，来满足要求的话，分配器就会向内核请求额外的堆存储器，要么是通过调用nmap，要么是通过调用sbrk函数；分配器都会将额外的（增加的）存储器转化成一个大的空闲块，将这个块插入到空闲链表中，然后将被请求的块放置在这个新的空闲块中。

7、书中对分配器的设计举了一个小例子，10.9.12节。

8、一种流行的减少分配时间的方法，称为分离存储（segregated storage），维护多个空闲链表，其中每个链表中的块有大致相等的大小。

    关于“简单分离存储”、“分离适配”、“伙伴系统”等概念，10.9.14节进行了叙述。