C指標原理（84)-記憶體管理與控制

多個記憶體塊(Chunks)通常具有相同的尺寸，從記憶體塊邊界地址開始，多個領域( Arena)將眾多記憶體塊分割成較小的空間進行分配，超大的記憶體配置（huge arena）要同時佔據多個連續記憶體塊(Chunks)才夠用。

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分配大小分為3個部分：小的、大的和巨大的，所有分配請求被安排到最接近的大小邊界，超大的記憶體配置大於記憶體塊的一半，這種分配儲存在單獨的紅/黑樹狀結構中。對小型和大型的分配,塊分割成頁，使用二夥伴（Binary-Buddy）演算法作為分割演算法，Binary-Buddy在分配記憶體的時候，首先找到一個空閑記憶體塊，接著把記憶體塊不斷的進行對半切分（切分得到的2個同樣大小的記憶體塊互為夥伴），直到切出來的記憶體塊剛好滿足分配需求為止，合并的時候，只有夥伴才能合并為一個新的記憶體塊。

小型和大型分配通過反覆將分配大小折半,最後走到一個記憶體頁,但只能合并的方式是分裂過程的相反操作，啟動並執行狀態資訊作為頁面映射儲存為每個記憶體塊(Chunks)的開始處，通過分開儲存這些資訊,頁面只接觸它們使用的部分，同時對於超過一半的頁,但沒有超過一半的記憶體塊的大型分配，這種做法同樣高效和安全。

小型分配分為三個類:小、量子尺寸（quantum-spaced）和子頁，根據資料類型的不同，現代架構要求記憶體對齊，malloc(3)要求返回適合邊界的記憶體時，在糟糕的情況下，對齊要求被稱為量子尺寸(通常是16位元組)。如所示:

jemalloc分配機制包括領域（arena）、塊（chunk）、執行（bin）、運行（run）、線程緩衝等部分，jemalloc使用多個分配領域（Arena）將記憶體分而治之，以塊（chunk）作為具體進行記憶體配置的地區，塊（chunk）以頁（page）為單位進行管理，每個塊（chunk）的前幾個 頁（page）用於儲存後面所有頁（page）的狀態，後面的所有頁（page）則用於進行實際的分配。執行（bin）用來管理各個不同大小單元的分配，每個執行（bin）通過對它對應的運行（run）操作來進行分配的，一個運行（run）實際上就是塊（chunk）裡的一塊地區 ，在分配記憶體時首先從線程對應的私人緩衝空間（tcache）中找。 

     但現代的處理器都是多處理器，並行計算已經慢慢成為一種趨勢，多線程運算不可避免，為提高malloc在多線程環境的效率和安全性，增強多線程的伸縮性，Jason Evans 在他的《A Scalable Concurrent malloc(3) Implementation for FreeBSD》一文中提出了並髮狀態的malloc機制，jemalloc使用多個分配領域（Arena）減少在多處理器系統中的線程之間的鎖競爭，雖然增加一些成本，但更有利於提供多線程的伸縮性。現代的多處理器在每個快取線（per-cache-line ）的基礎上提供了記憶體的一致性視圖，如果兩個線程同時運行在不同的處理器上，但在同一緩衝線(cache-line)操縱不同的對象，那麼處理器必須仲裁緩衝線(cache-line)的所有權。

下面是jemalloc的核心層示意：