brk系统调用主要实现在mm/mmap.c函数中。 (current->brk_randomized) min_brk = mm->start_brk; else min_brk = mm->end_data; #else min_brk = mm->start_brk; #endif if (brk < min_brk) goto out; /* * Check against rlimit here. = PAGE_ALIGN(mm->brk); if (oldbrk == newbrk) goto set_brk; /* Always allow shrinking brk. */ if (brk <= mm->brk) { if (!
前言 glibc的malloc函数在申请大于128K的内存时使用mmap分配内存,mmap会从堆区和栈区中间的部分划分内存,而在申请小于128K的内存时使用brk从堆上划分内存。 2. brk/sbrk brk是linux上一个系统调用,而sbrk是一个C库函数 2.1 brk函数原型 int brk(void *addr); 参数 参数 解释 addr 要调整到的内存地址 返回值 sbrk函数原型 void *sbrk(intptr_t increment); 参数 参数 解释 increment 增加的内存大小 返回值 返回增加之后的program break内存地址 2.3 brk 的原理 brk实际是通过改变program break来实现的,这个program break可以理解为“堆顶指针”,意味着程序堆内存使用到了该位置。 总结 方式 内存碎片 适用场景 brk 多,因为不可释放 申请小内存 mmap 无,因为可以直接释放 申请大内存,如果用来申请小内存的话就会创建非常多的vm_area_struct结构体,不划算 5.
~/Downloads/research/linux-5.15.4/mm/mmap.c SYSCALL_DEFINE1(brk, unsigned long, brk) { unsigned long ) min_brk = mm->start_brk; else min_brk = mm->end_data; #else min_brk = mm->start_brk; #endif if (brk < min_brk) goto out; /* * Check against rlimit here. ; oldbrk = PAGE_ALIGN(mm->brk); if (oldbrk == newbrk) { mm->brk = brk; goto success; } When __do_munmap() fails, * mm->brk will be restored from origbrk. */ mm->brk = brk;
文章目录 一、Linux 系统 动态分配堆内存 方式 二、brk 系统调用 动态分配堆内存 一、Linux 系统 动态分配堆内存 方式 ---- Linux 系统中 , 提供了 2 种方式 进行 " 动态分配堆内存 " 操作 ; ① brk 系统调用 : 该方式本质是 设置 " 进程数据段 “ 的 结束地址 , 将该 ” 结束地址 " 向 高或低 移动 , 实现堆内存的 扩张或收缩 ; ② mmap 申请 " 虚拟地址空间 " 内存 , 并且将某个文件 " 映射 “ 到该申请的内存中 ; 如果 不需要映射文件 到该空间中 , 则该空间就是 ” 匿名空间 " , 可作为 " 堆内存 " 使用 ; 二、brk " , 如果要 " 收缩 " 堆内存 , 可以将 结束地址 " 小于当前值 " ; brk 系统调用 源码在 Linux 源码中的 linux-5.6.18\mm\mmap.c#187 源码中定义 ; SYSCALL_DEFINE1(brk, unsigned long, brk) { unsigned long retval; unsigned long newbrk, oldbrk, origbrk
文章目录 一、堆内存管理 二、内存描述符 mm_struct 结构体 三、mm_struct 结构体中的 start_brk、brk 成员 一、堆内存管理 ---- Linux 操作系统中的 " 堆内存 内存区域 , 其 " 生长方向 " 是 ” 自下而上 " 生长 ; " 堆内存 " 的管理 由 Linux 内核实现 , 开发者 不知道 堆的管理细节 , 只通过 " 系统调用 " 调用相关函数 ; " brk 系统调用 " 负责 扩展 和 收缩 堆内存 ; 在 " 内存描述符结构体 " mm_struct 结构体中 , start_brk 是 " 堆内存 “ 在 ” 虚拟地址空间 " 中的 起始地址 , brk 、brk 成员 ---- mm_struct 结构体中的 start_brk、brk 成员 , 分别是 " 堆内存 " 在 " 虚拟地址空间 " 的 开始 和 结束 地址 , 其定义在 Linux 内核源码的 linux-5.6.18\include\linux\mm_types.h#456 源码中 ; unsigned long start_brk, brk, start_stack; 源码路径 :
|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x2af999270000 brk(0x1236b000) = 0x1236b000 brk(0x1238d000 brk(0x1258c000) = 0x1258c000 brk(0x125ae000) = 0x125ae000 brk(0x125d0000) = 0x125d0000 brk(0x125f2000) = 0x125f2000 brk(0x12678000) = 0x12678000 brk(0x12699000) = 0x12699000 brk(0x126bb000) = 0x126bb000 brk(0x126dc000) = 0x126dc000
) colBrks := len(ws.ColBreaks.Brk) if rowBrks > 0 && rowBrks == colBrks { ws.RowBreaks.Brk = removeBrk (row, ws.RowBreaks.Brk) ws.ColBreaks.Brk = removeBrk(col, ws.ColBreaks.Brk) ws.RowBreaks.Count = len(ws.RowBreaks.Brk) ws.ColBreaks.Count = len(ws.ColBreaks.Brk) ws.RowBreaks.ManualBreakCount-- { ws.RowBreaks.Brk = removeBrk(row, ws.RowBreaks.Brk) ws.ColBreaks.Brk = removeBrk(col, ws.ColBreaks.Brk 如果它们均大于0且相等,我们就执行前面定义的removeBrk操作,将ID为row的元素从ws.RowBreaks.Brk中移除,将ID为col的元素从ws.ColBreaks.Brk中移除。
_^ brk 内存分配简单概述 一般来说,应用程序的数据存放于堆内存中,堆内存通过brk(2)系统调用进行扩展,对于比较常见的 libc 分配器的 malloc 等函数,在内存分配,小内存块使用 brk /bpftrace/tools] └─$/usr/share/bcc/tools/trace -U 't:syscalls:sys_enter_brk "brk(0x%lx)", args->brk' malloc_free sys_enter_brk brk(0x0) brk+0xb [libc.so.6] 3098 3098 malloc_free sys_enter_brk brk(0x15cf000) brk+0xb [libc.so.6] 3098 3098 malloc_free sys_enter_brk brk(0x15f0000) brk+0xb [libc.so.6] ^C 我们来分析一下上面的输出 brk (0x15f0000) 调用:对应于程序中第二次 120KB 的内存分配
brk 堆内存是由低地址向高地址方向增长。分配内存时,将heap段的最高地址指针mm->brk往高地址扩展。释放内存时,把mm->brk向低地址收缩。 ? SYSCALL_DEFINE1(brk, unsigned long, brk) { ...... //都需要页对齐,方便映射,mm->brk可以理解为end_brk,即当前进程堆的末尾 newbrk = PAGE_ALIGN(brk); oldbrk = PAGE_ALIGN(mm->brk); if (oldbrk == newbrk) goto set_brk; /* Always allow shrinking brk. */ if (brk <= mm->brk) { : //设置这次请求的brk到进程描述符mm->brk中 mm->brk = brk; populate = newbrk > oldbrk && (mm->def_flags & VM_LOCKED
brk()在内核中相应的系统调用服务例程为SYSCALL_DEFINE1(brk, unsigned long, brk)。參数brk用来指定heap段新的结束地址。 也就是又一次指定mm_struct结构中的brk字段。 brk系统调用服务例程首先会确定heap段的起始地址min_brk。然后再检查资源的限制问题。 min_brk = mm->start_brk; #endif if (brk < min_brk) goto out; (mm->brk); if (oldbrk == newbrk) goto set_brk; if (brk brk) { = oldbrk) goto out; set_brk: mm->brk = brk; out: retval = mm->brk;
start_brk 和 brk 字段用来记录堆空间的范围, 如 图2 所示。一般来说,start_brk 是不会变的,而 brk 会随着分配内存和释放内存而变化。 = oldbrk) goto out; set_brk: mm->brk = brk; // 设置堆空间的顶部位置(brk指针) out: retval = mm->brk; 2、如果新的 brk 值跟旧的 brk 值一致,那么也不用作任何处理。 3、如果新的 brk 值发生变化,那么就调用 do_brk 函数进行下一步处理。 4、设置进程的 brk 指针(堆空间顶部)为新的 brk 的值。 至此,brk 系统调用的工作就完成了(上面没有分析释放内存的情况),总结来说,brk 系统调用的工作主要有两部分: 把进程的 brk 指针设置为新的 brk 值。
」非常可疑,它竟然耗费了三成的时间,保险起见,单独确认一下: shell> strace -T -e brk -p $(pgrep -n php-cgi) brk(0x1f18000) = 0x1f18000 <0.024025> brk(0x1f58000) = 0x1f58000 <0.015503> brk(0x1f98000) = 0x1f98000 <0.013037> brk(0x1fd8000 在继续定位故障原因前,我们先通过「man brk」来查询一下它的含义: brk() sets the end of the data segment to the value specified by <0.000064> brk(0x1d9a000) = 0x1d9a000 <0.000067> brk(0x1dda000) = 0x1dda000 <0.001134> brk(0x1e1a000) = 0x1e1a000 <0.000065> brk(0x1e5a000) = 0x1e5a000 <0.012396> brk(0x1e9a000) = 0x1e9a000 <0.000092> 通过
文章目录 一、用户空间内存管理 ( malloc / free / ptmalloc / jemalloc / tcmalloc ) 二、内核空间内存管理 1、内核内存管理系统调用 ( sys_brk | sys_mmap | sys_munmap ) 2、sys_brk、sys_mmap 系统调用 一、用户空间内存管理 ( malloc / free / ptmalloc / jemalloc / | sys_mmap | sys_munmap ) 在 " 内核空间 " 中 , 调用 Linux 内核中的 sys_brk / sys_mmap / sys_munmap 函数 , 管理 " 堆内存 " ; 上述函数属于 " 虚拟内存管理 “ , 虚拟内存管理 从 ” 进程虚拟地址空间 “ 分配 / 释放 ” 虚拟内存页 " ; 2、sys_brk、sys_mmap 系统调用 可参考 【Linux 内核 内存管理】Linux 内核堆内存管理 ② ( 动态分配堆内存方式 | brk 系统调用 | mmap 系统调用 | brk 系统调用源码介绍 ) 博客 ; ① brk 系统调用 : 该方式本质是
:= range ws.RowBreaks.Brk { if brk.ID == row { rowBrk = idx } } for idx, brk := range ws.ColBreaks.Brk { if brk.ID == col { colBrk = idx } } 如果工作表对象的RowBreaks 或者 ColBreaks 为空,我们就创建一个xlsxColBreaks = 0 && rowBrk == -1 { ws.RowBreaks.Brk = append(ws.RowBreaks.Brk, &xlsxBrk{ ID: row, Max: MaxColumns = 0 && colBrk == -1 { ws.ColBreaks.Brk = append(ws.ColBreaks.Brk, &xlsxBrk{ ID: col, Max: TotalRows - 1, Man: true, }) ws.ColBreaks.ManualBreakCount++ } ws.RowBreaks.Count = len(ws.RowBreaks.Brk
---- Linux提供了如下几个系统调用,用于内存分配: brk()/sbrk() // 通过移动Heap堆顶指针brk,达到增加内存目的 mmap()/munmap() // 通过文件影射的方式,把文件映射到 那么,既然brk、mmap提供了内存分配的功能,直接使用brk、mmap进行内存管理不是更简单吗,为什么需要glibc呢? 如下图: arena链表 main arena和普通arena的区别 main_arena是为一个使用brk指针的arena,由于brk是堆顶指针,一个进程中只可能有一个,因此普通arena无法使用brk base + size(top chunk) 假设,brk指针上面的空间已经被占用,无法通过移动brk指针获得新的地址空间,此时main_arena就无法扩容了吗? == top chunk->base + size(top chunk),因为此时brk处于堆顶,而top chunk->base > brk.
当应用程序通过 malloc() 函数向内核申请内存时,会触发系统调用 sys_brk(),sys_brk() 实现如下: asmlinkage unsigned long sys_brk(unsigned = PAGE_ALIGN(brk); oldbrk = PAGE_ALIGN(mm->brk); if (oldbrk == newbrk) goto set_brk; if (brk <= mm->brk) { // 缩小堆空间 if (! = oldbrk) goto out; set_brk: mm->brk = brk; out: retval = mm->brk; up(&mm->mmap_sem ); return retval; } sys_brk() 系统调用的 brk 参数指定了堆区的新指针,sys_brk() 首先会进行一些检测,然后调用 do_brk() 函数进行虚拟内存地址的申请
2、hiwater_vm 成员 3、total_vm 成员 4、locked_vm 成员 5、start_code、end_code、 start_data、 end_data 成员 6、start_brk 、 brk、 start_stack 成员 7、arg_start、 arg_end、env_start、 env_end 成员 8、context 成员 一、mm_struct 结构体成员分析 --- 起始地址 , end_data 表示 数据段 的 结束地址 ; unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data; 6、start_brk 、 brk、 start_stack 成员 start_brk 是 " 堆内存 " 的 起始地址 , brk 是 " 堆内存 " 的 终止地址 , start_stack 是 " 栈内存 " 的 起始地址 ; unsigned long start_brk, brk, start_stack; 7、arg_start、 arg_end、env_start、 env_end 成员 arg_start,
三、brk指针 由此可知,通过 malloc 函数申请的内存地址是由 堆空间 分配的(其实还有可能从 mmap 区分配,这种情况暂时忽略)。 在内核中,使用一个名为 brk 的指针来表示进程的 堆空间 的顶部,如 图4 所示: ? 所以,通过移动 brk 指针就可以达到申请(向上移动)和释放(向下移动)堆空间的内存。 例如申请 1024 字节时,只需要把 brk 向上移动 1024 字节即可,如 图5 所示: ? 事实上,malloc 函数就是通过移动 brk 指针来实现申请和释放内存的,Linux 提供了一个名为 brk() 的系统调用来移动 brk 指针。 查看此虚拟内存地址是否被申请(是否在 brk 指针内),如果不在 brk 指针内,将会导致 Segmention Fault 错误(也就是常见的coredump),进程将会异常退出。
文章目录 一、mmap 创建内存映射 与 malloc 申请内存对比 1、malloc 函数原型 2、malloc 申请动态内存过程 3、malloc 使用的系统调用判定 ( brk | mmap ) 开发者 在 " 用户空间 “ 的 应用程序 中调用 malloc 等函数 , 申请 动态分配 ” 堆内存 " , glibc 库 的 " 内存分配器 " ptmalloc , 负责调用 系统接口层 的 brk mmap | 内核层 kmalloc | 内存管理流程 ) 博客 ; 3、malloc 使用的系统调用判定 ( brk | mmap ) 内核层 使用 kmalloc vmalloc 函数 申请 虚拟内存 , 之后将该 虚拟内存页 划分成 内存块 , 分配给 应用进程 , 默认的 内存块 划分阈值 是 128 KB ; 使用 brk 系统调用 : 如果 应用程序 申请的内存大小 小于 划分阈值 , glibc 库 的 ptmalloc " 内存分配器 " 会使用 brk 系统调用 , 向 Linux 内核申请内存 ; 使用 mmap 系统调用 : 如果 应用程序 申请的内存大小 大于等于 划分阈值
本部分内容参考文献 malloc为什么结合使用brk和mmap brk: 一般如果用户分配的内存小于 128 KB,则通过 brk() 申请内存。 而brk()的实现的方式很简单,就是通过 brk() 函数将堆顶指针向高地址移动,获得新的内存空间。 brk系统调用优点: 可以减少缺页异常的发生,提高内存访问效率。 brk系统调用缺点: 由于申请的内存没有归还系统,在内存工作繁忙时,频繁的内存分配和释放会造成内存碎片。 brk()方式之所以会产生内存碎片,是由于brk通过移动堆顶的位置来分配内存,并且使用完不会立即归还系统,重复使用,如果高地址的内存不释放,低地址的内存是得不到释放的。 分配内存 < DEFAULT_MMAP_THRESHOLD,走__brk,从内存池获取,失败的话走brk系统调用 分配内存 > DEFAULT_MMAP_THRESHOLD,走__mmap,直接调用mmap