C指针原理（84)-内存管理与控制

多个内存块(Chunks)通常具有相同的尺寸，从内存块边界地址开始，多个领域( Arena)将众多内存块分割成较小的空间进行分配，超大的内存分配（huge arena）要同时占据多个连续内存块(Chunks)才够用。

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分配大小分为3个部分：小的、大的和巨大的，所有分配请求被安排到最接近的大小边界，超大的内存分配大于内存块的一半，这种分配存储在单独的红黑树中。对小型和大型的分配,块分割成页，使用二伙伴（Binary-Buddy）算法作为分割算法，Binary-Buddy在分配内存的时候，首先找到一个空闲内存块，接着把内存块不断的进行对半切分（切分得到的2个同样大小的内存块互为伙伴），直到切出来的内存块刚好满足分配需求为止，合并的时候，只有伙伴才能合并为一个新的内存块。

小型和大型分配通过反复将分配大小折半,最后走到一个内存页,但只能合并的方式是分裂过程的相反操作，运行的状态信息作为页面映射存储为每个内存块(Chunks)的开始处，通过分开存储这些信息,页面只接触它们使用的部分，同时对于超过一半的页,但没有超过一半的内存块的大型分配，这种做法同样高效和安全。

小型分配分为三个类:小、量子尺寸（quantum-spaced）和子页，根据数据类型的不同，现代架构要求内存对齐，malloc(3)要求返回适合边界的内存时，在糟糕的情况下，对齐要求被称为量子尺寸(通常是16字节)。如下图所示:

jemalloc分配机制包括领域（arena）、块（chunk）、执行（bin）、运行（run）、线程缓存等部分，jemalloc使用多个分配领域（Arena）将内存分而治之，以块（chunk）作为具体进行内存分配的区域，块（chunk）以页（page）为单位进行管理，每个块（chunk）的前几个 页（page）用于存储后面所有页（page）的状态，后面的所有页（page）则用于进行实际的分配。执行（bin）用来管理各个不同大小单元的分配，每个执行（bin）通过对它对应的运行（run）操作来进行分配的，一个运行（run）实际上就是块（chunk）里的一块区域 ，在分配内存时首先从线程对应的私有缓存空间（tcache）中找。 

     但现代的处理器都是多处理器，并行计算已经慢慢成为一种趋势，多线程运算不可避免，为提高malloc在多线程环境的效率和安全性，增强多线程的伸缩性，Jason Evans 在他的《A Scalable Concurrent malloc(3) Implementation for FreeBSD》一文中提出了并发状态的malloc机制，jemalloc使用多个分配领域（Arena）减少在多处理器系统中的线程之间的锁竞争，虽然增加一些成本，但更有利于提供多线程的伸缩性。现代的多处理器在每个高速缓存线（per-cache-line ）的基础上提供了内存的一致性视图，如果两个线程同时运行在不同的处理器上，但在同一缓存线(cache-line)操纵不同的对象，那么处理器必须仲裁缓存线(cache-line)的所有权。

下面是jemalloc的核心层示意：

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