24、深入理解電腦系統筆記，虛擬儲存空間，動態儲存裝置器分配

1、需要額外的虛擬儲存空間時，使用一種動態儲存裝置器分配器（dynamic memory allocator）。一個動態儲存裝置器分配器維護著一個進程的虛擬儲存空間地區，稱為堆（heap）。在大多數的unix系統中，堆是一個請求二進位0的地區；對於每個進程，核心維護著一個變數brk，它指向堆的頂部。

2、分配器將堆視為一組不同大小的塊（block）的集合來維護。每個塊就是一個連續的虛擬儲存空間組塊（chunk），要麼是已指派的，要麼是未分配的。

1）顯式分配器（explicit allocator）：如通過malloc,free或C++中通過new,delete來分配和釋放一個塊。

2）隱式分配器（implicit allocator）：也叫做垃圾收集器（garbage collector）。自動釋放未使用的已指派的塊的過程叫做記憶體回收（garbage collection）。

3、malloc不初始化它返回的儲存空間，calloc是一個基於malloc的封裝（wrapper）函數，它將分配的儲存空間初始化為0。想要改變一個以前已指派的塊的大小，可以使用realloc函數。

4、分配器必須對齊塊，使得它們可以儲存任何類型的資料對象。在大多數系統中，以8位元組邊界對齊。

不修改已指派的塊：分配器只能操作或者改變空閑塊。一旦被分配，就不允許修改或者移動它。

5、片段（fragmentation）

有內部片段（internal）和外部片段（external）。

外部片段：在一個已指派塊比有效載荷在時發生的。（如對齊要求，分配最小值限制等）

外部片段：當空閑儲存空間合計起來足夠滿足一個分配請求，但是沒有一個單獨的空閑塊足夠大可以來處理這個請求時發生的。

6、隱式空間鏈表

    放置分配的塊的策略有：首次適配（first fit），下一次適配（next fit），和最佳適配（best fit）。

如果空閑塊已經最大程度的合并，而仍然不能產生一個足夠大的塊，來滿足要求的話，分配器就會向核心請求額外的堆儲存空間，要麼是通過調用nmap，要麼是通過調用sbrk函數；分配器都會將額外的（增加的）儲存空間轉化成一個大的空閑塊，將這個塊插入到空閑鏈表中，然後將被請求的塊放置在這個新的空閑塊中。

7、書中對分配器的設計舉了一個小例子，10.9.12節。

8、一種流行的減少分配時間的方法，稱為分離儲存（segregated storage），維護多個空閑鏈表，其中每個鏈表中的塊有大致相等的大小。

    關於“簡單分離儲存”、“分離適配”、“夥伴系統”等概念，10.9.14節進行了敘述。