【Linux 内核内存管理】内存管理系统调用 ② ( mmap 创建内存映射 | mmap 创建内存映射与 malloc 申请内存对比

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 )
- 4、mmap 创建内存映射
二、mmap 创建内存映射与普通文件操作对比

一、mmap 创建内存映射与 malloc 申请内存对比

C 标准库 stdlib.h 中的 malloc 函数原型如下 :

代码语言：javascript复制

#include <stdlib.h>
void *malloc(unsigned int size);

使用 malloc 函数申请内存原理 : " 堆内存 " 动态分配的系统调用过程 ;

① 用户应用程序调用 : 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 sbrk mmap munmap 等系统调用申请内存 ;

② 系统调用 : 用户空间的内存管理函数调用 " 内核与用户层接口 “ 中的 brk sbrk mmap munmap 等函数 , 这些函数就是 ” 系统调用 " 函数 ; 系统调用接口是用户层的 malloc 函数与内核层的 vmalloc 函数之间的桥梁 ;

③ 内核层调用 : 内核与用户层接口的内存管理函数调用 " Linux 内核 " 中的 kmalloc vmalloc 函数 ;

参考【Linux 内核内存管理】内存管理架构 ④ ( 内存分配系统调用过程 | 用户层 malloc free | 系统调用层 brk mmap | 内核层 kmalloc | 内存管理流程 ) 博客 ;

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 , glibc 库的 ptmalloc " 内存分配器 " 会使用 mmap 系统调用 , 向 Linux 内核申请内存 ;

mmap 可以直接向 Linux 内核申请 " 虚拟内存 " , 不需要经过 " 用户态 “ 与 ” 内核态 " 之间的转换 ;

使用 mmap 系统调用与传统文件操作对比 :

传统的文件操作 , 首先调用 fopen 函数打开文件 , 然后调用 fread fwrite 等函数操作文件 , 这些操作在用户模式下调用 , 然后需要切换到内核模式下调用 Linux 内核中相应的文件操作 , 这里涉及到用户模式和内核模式之间的切换 ;

使用 mmap 系统调用 , 避免了用户模式与内核模式切换的开销 , 提高了文件操作的性能 ;

此外 , 多个进程之间 , 可以使用 mmap 系统调用创建共享的 " 文件映射 “ 类型的 ” 内存映射 “ , 进而实现了 ” 共享内存操作 " ;

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