第09章：虚拟内存
假装我们有用不完的物理内存
Last updated
Was this helpful?
假装我们有用不完的物理内存
Last updated
Was this helpful?
面试官：请解释一下什么是虚拟内存？有些面试官喜欢在面试的时候考察一下，或多或少能够反映出候选人的计算机基础素养，实际上内存管理（包含虚拟内存）的议题非常复杂，不是三言两语能讲清楚的，但至少你要做到心中有数，有宏观的整体把握，不至于一问三不知。
推荐你认真阅读一下Ulrich Drepper撰写的长达114页的经典论文：What Every Programmer Should Know About Memory，如果你实在没有耐心看完它，或者想了解其中的重点内容，那么也可以通过观看我自己录制的小视频来了解其中的重点内容：
虚拟内存属于 操作系统 + 硬件 范畴，首先，并非所有系统都使用虚拟内存，简单的（或内存受限的）系统就有可能使用单一物理内存地址空间。
（虚拟内存闪亮登场，本质就是增加一个中间层，计算机科学的任何问题都可以通过增加间接层解决！）
虚拟内存有什么优点？ 1. 可以使用磁盘交换空间 2. 虚拟地址到物理地址映射灵活 3. 进程地址空间隔离
相关的一些基本概念：
虚拟地址到物理地址的转换涉及哪些硬件/软件/过程？ （MMU & TLB & Page Fault & Lazy allocation）
Lazy allocation：当程序向操作系统申请动态内存时，系统会调用相应的函数分配内存，但是这种分配并不是实时的，内核会去修改页表 Page Table，但是只有当用户真的开始使用这块内存时，才会分配物理页面（通过Page Fault 来触发）。
Linux Kernel Space (kmalloc, vmalloc) & User Space (malloc)
动态内存管理是很重要的功能，内存一直都是很宝贵的资源，一个好的内存管理策略可以极大地提升系统性能，就用户空间的动态内存管理而言，主要的实现有：ptmalloc，tcmalloc，jemalloc ...
目前glibc的实现是ptmalloc2，它使用 chunk 作为内存管理的基本单元（Allocated chunk，Free chunk，Top chunk，Last Remainder chunk），采用边界标记法，用户 free 掉的内存并不是都会马上归还给系统，ptmalloc 会统一管理空闲的 chunk，当用户进行下一次分配请求时，ptmalloc 会首先试图在空闲的 chunk 中挑选一块给用户，这样就避免了频繁的系统调用，降低了内存分配的开销，ptmalloc 将相似大小的 chunk 用链表链接起来，这样的一个链表被称为一个 bin，ptmalloc 按照大小维护了多个类型的bin（fast bin，small bin，large bin，unsorted bin，除了fast bin是单向链表之外，其他的都是双向链表）... 另外我们还可以通过mallopt()来改变相关的内存分配行为的参数。
自己动手写一个内存分配器（Memory Allocator）== 绝非易事！
1. 内存空间不够 2. 产生内存碎片 3. 没有内存保护
GLIBC malloc 内部通过 或 系统调用向内核申请堆内存
==> （相关的补充参考资料： ）
*** 案例参考（遇到的问题 & 解决的方法）：
（其他的补充教程： ）
（补充：）
