对Linux堆内存释放的总结

今天上午得到了该版的一些高手指点，终于弄懂了堆内存释放的奥秘，特总结出来与大家分享！


Linux用户进程是如何释放内存的
Linux进程使用内存的基本流程：

C:\Documents and Settings\eric\My Documents\Linux用户进程是如何使用内存的.doc
从图中我们可以看出，进程的堆，并不是直接建立在Linux的内核的内存分配策略上的，而是建立在glibc的堆管理策略上的（也就是glibc的动态内存分配策略上），堆的管理是由glibc进行的。
所以我们调用free对malloc得到的内存进行释放的时候，并不是直接释放给操作系统，而是还给了glibc的堆管理实体，而glibc会在把实际的物理内存归还给系统的策略上做一些优化，以便优化用户任务的动态内存分配过程。

那么glibc的堆管理器在什么时候才把物理内存归还给系统呢？
它会从堆的大线性地址开始，从后向前计算用户任务当前有多少空闲的堆内存（直到碰到使用中的堆内存地址为止），比如在该图中，
它会认为有2048k的可释放内存，只有在该值大于某个特定的threshhold时（2.3.6上为64k），它才会把这些内存归还给系统。而在中间的“未使用”内存是不会归还给系统的，所以系统也不可能再利用这块物理内存页（我们假设系统没有swap区和swap文件），也就是说系统的内存会为此减少，除非在它之前的堆内存都用free进行释放以后，glibc的堆管理器才有可能（只是有可能）把该段内存归还给系统。

由此，我们在使用malloc/free时应该小心，特别是在初始化时分配了好多内存，但是在这之后却再也不需要这么多的内存了，而这块内存又没有达到threshhold值或者在堆的高线性地址处有某块内存没有释放，但是它前面的所有堆内存都释放了；这种情况下，用户任务将会浪费一些物理内存，这在资源比较紧张的嵌入式系统中是不可容忍的。

Linux用户进程是如何释放内存的
Linux进程使用内存的基本流程：
    见图1
从图中我们可以看出，进程的堆，并不是直接建立在Linux的内核的内存分配策略上的，而是建立在glibc的堆管理策略上的（也就是glibc的动态内存分配策略上），堆的管理是由glibc进行的。
所以我们调用free对malloc得到的内存进行释放的时候，并不是直接释放给操作系统，而是还给了glibc的堆管理实体，而glibc会在把实际的物理内存归还给系统的策略上做一些优化，以便优化用户任务的动态内存分配过程。

那么glibc的堆管理器在什么时候才把物理内存归还给系统呢？
它会从堆的大线性地址开始，从后向前计算用户任务当前有多少空闲的堆内存（直到碰到使用中的堆内存地址为止），比如在该图中，
    见图2
它会认为有2048k的可释放内存，只有在该值大于某个特定的threshhold时（2.3.6上为64k），它才会把这些内存归还给系统。而在中间的“未使用”内存是不会归还给系统的，所以系统也不可能再利用这块物理内存页（我们假设系统没有swap区和swap文件），也就是说系统的内存会为此减少，除非在它之前的堆内存都用free进行释放以后，glibc的堆管理器才有可能（只是有可能）把该段内存归还给系统。

由此，我们在使用malloc/free时应该小心，特别是在初始化时分配了好多内存，但是在这之后却再也不需要这么多的内存了，而这块内存又没有达到threshhold值或者在堆的高线性地址处有某块内存没有释放，但是它前面的所有堆内存都释放了；这种情况下，用户任务将会浪费一些物理内存，这在资源比较紧张的嵌入式系统中是不可容忍的。 

目前的Linux堆内存管理是用的ptmalloc的管理方案，在该实现中有个叫做fastbin的东西，好像是用来对分配的内存进行按size分类，比如你分配了一个8byte的内存，在释放的时候如果不能和别人合并，则会缓存起来，链到一个8bytes链中，下次再分配相同大小的内存时，glibc会直接看，在该链中是否有项，如果有，则直接在该链表中摘取一项，返回该项给进程。分配结束！！！！

所以glibc的堆管理器已经做了小内存分配的优化动作，我们可以不做了，不过，如果对我们自己的应用有特定需求，则我们也可以再在glibc上包装一层，对小尺寸的内存分配做优化！！

文章来源CU社区：对Linux堆内存释放的总结