是否有一个malloc实现可以在自己的堆之外进行记账？

Question

我需要管理一个内存堆，约束是这个内存只能写，不能读，也就是说，malloc实现应该将记账信息与它管理的堆分开保存，放在普通的堆上，并且实际上永远不应该接触它管理的特定堆。我希望使用经过测试、优化的现成解决方案，如果可以的话。使用的例子包括嵌入式系统的外部单元上的OpenGL、VBO和存储器。

我看了一眼dlmalloc，从文档中看，它似乎用记账信息标记了它从两端分配的内存块。谷歌搜索也没有任何好处-也许我没有正确的关键字来找到我正在寻找的东西。

说明:作为一个单独的堆，我的意思是我所定义的堆。我希望在一个或少量预分配块中使用分配较小的内存。我甚至不关心记账信息(在这样的托管堆之外)是否比内部的数据大:)此外，应用程序本身将使用股票malloc和堆进行操作，并且只将这些块用于特殊目的，这归结为用于与外部硬件通信的内存区，其中来自应用程序的写入是目的，读取是不可能的或昂贵的。这不是一个一般性的malloc问题，我只是希望利用一些已经进行了大量研究和测试的东西。

Answer 1

它并不是一个现成可用的库，但是Linux内核中的resource management代码确实做到了这一点，以管理诸如PCI地址空间之类的资源。

Answer 2

下面是一个非常简单的malloc实现，它从不将记账信息写入它管理的堆中：

void *malloc(size_t n) { return sbrk(n); }
void free(void *p) { }
void *realloc(void *p, size_t n }
{
    void *q = malloc(n);
    if (q) memcpy(q, p, n);
    return q;
}

如果你想要一些更现实的想法，一个简单的解决方案是选择一个最小的内存单元进行分配(8或16字节可能是合理的)，并将托管堆划分为此大小的单元，然后将哪些是空闲的存储在位图中(例如，每16字节一位，开销为1/128，<1% )。搜索空闲空间就是O(n)，但是你可以想办法用多尺度地图来改进它。

另一个想法是使用与dlmalloc相同的原则，但不是将数据存储在空闲块中，而是对块的地址执行散列，以便从散列箱中获取其记账信息。然而，任何这种不在实际堆中存储信息的方法的一个大问题是，释放内存可能会矛盾地增加正在使用的内存量(由于需要分配新的记账结构)。

Answer 3

实现可能是相当简单的实现。不将元数据与分配的块一起存储的一个缺点是，free()的性能可能较慢且不确定。但是由于malloc()已经有了这个问题，也许这并不是真正的问题。

一种简单的确定性解决方案是实现固定块内存分配器，其中从常规堆中分配固定大小的块，并将指向每个块的指针放置在队列或链表上。要分配一个块，只需从空闲块队列/列表中获取一个指针，然后将该指针放回空闲块列表中。