关于内存分配，C malloc/calloc依赖于Linux /malloc还是相反？

Question

据我所知，C具有以下函数，例如：malloc、calloc、realloc，用于分配内存。而linux内核还具有以下功能：malloc、mmap、kmalloc、vmalloc.分配内存

我想知道哪一个是最低的。如果你说"Linux内核是最低的函数，你的C程序必须用Linux内核分配内存“，那么Linux内核如何分配它自己的内存呢？

或者说，"Linux内核是最低的函数“，那么当我编写一个C程序并在Linux系统中运行时，为了分配内存，我应该通过系统调用。

希望能得到答案。

Answer 1

，我想知道哪个是最低的函数。

用户级别的malloc函数调用brk或malloc (取决于所使用的库和Linux版本)。

...Linux内核如何分配自己的内存？

在没有MMU的系统上，这很容易：

假设我们有8MB内存的系统，并且我们知道RAM的地址是0x20000000到0x20800000。

内核包含一个数组，该数组包含有关正在使用的页面的信息。假设一个“页面”的大小是0x1000 (这是使用MMU的x86系统中的页面大小)。

在旧的Linux版本中，数组名为mem_map。数组中的每个元素对应于一个内存“页面”。如果页面是空闲的，则为零。

当系统启动时，内核本身会初始化这个数组(在数组中写入初始值)。

如果内核需要一页内存，它会在数组中搜索值为0的元素。假设mem_map[0x123]是0。内核现在设置mem_map[0x123]=1;。mem_map[0x123]对应于地址0x20123000，因此内核在address 0x20123000上“分配”了一些内存。

如果内核想在address 0x20234000上“释放”一些内存，它只需设置mem_map[0x234]=0;。

在使用MMU的系统上，它是比较复杂的，但原理是相同的。

Answer 2

在linux上，用户模式程序使用的C函数malloc、calloc、realloc在C库中实现，并使用mmap系统调用处理映射在进程地址空间中的内存页。mmap将虚拟内存页与进程地址空间中的地址关联起来。当进程访问这些地址时，内核将实际的RAM映射到这个虚拟空间。并非每次对malloc的调用都映射内存页，只有那些已经从系统中请求到的内存页空间不足的页面。

在内核空间中，会发生类似的过程，但调用方可以要求立即映射RAM。