linux中是否有虚拟内存地址的重用？

Question

我对虚拟内存管理进行了一些思考，得出的结果是可以有两种类型的内存碎片。第一种情况发生在物理内存端，页面不能被释放，因为有一些字节在使用。大多数情况下，最后一个字节迟早会被释放，然后物理内存页面将再次变得空闲并被取消映射。

但是malloc返回的指针(虚拟地址)会发生什么呢？让我们假设一个32位系统。该程序“随机”地分配和释放内存，但使用的内存永远不会超过一些MByte。让我们进一步假设程序永远不会按分配的顺序释放内存。因此，“堆顶部”指针永远不能减小，因为空闲永远不会出现在堆的末尾。我假设malloc必须始终将内存映射到堆内存空间的末尾。这意味着指针值将随着每次调用而增加。

或早或晚，返回的指针将到达可能的最高地址(例如0xffffffff)，当系统有足够的空闲页面可用时，由于大多数页面已被释放，因此不可能进一步添加内存。这只是一个可能的最高指针值问题。

为了解决这个问题，需要一种算法来维护未映射的地址空间，并让它们随着更多的内存在空间的开头或结尾被释放而增长。是否有类似这样的算法由malloc实现？

Answer 1

我假设malloc必须始终将内存映射到堆内存空间的末端。

这个假设实际上是不正确的。一些实现可以保留从中分配不同大小的块的多个池。(例如，一种常见的方法是slab allocator，它为分配器将返回的每个块大小保留一个单独的池。)

在任何情况下，是-所有有意义的malloc()实现都将跟踪已释放的内存，并在可能的情况下重用它。

Answer 2

我简单地看了一下板条分配器。这似乎更多地与内核中使用的内存页管理有关。我的问题与用户空间有关，而且无论何时分配内存，它都需要在调用进程的堆的地址空间中获取一个地址。当32位系统中给定的地址空间受到限制时，它会发生什么情况。

很明显，系统完全不会丢失内存。我的意思是，没有剩余的地址空间来获取内存可以映射的地址，而位于较低地址的所有内存已经被释放并取消映射。