堆内存和Slab分配

我很困惑heap and free list。我有几个问题，我对C中malloc的工作原理有自己的理解。如果我错了，请纠正我。

• 堆内存是否被组织为数据的链表（空闲列表） 块？
• 堆内存和空闲列表有区别吗？

我对存储分配的理解（有待改进）：- 当我们调用malloc时，它会在堆中分配内存，并通过从堆中选择一个合适大小的数据块来分配内存。free list， 正确的 ？

当 malloc 返回某个内存块时，它将从空闲列表中删除，并在页表中更新该内存块的物理地址。

当内存被释放时使用free()，数据块被插回到空闲列表中，并且可能，为了减少碎片，与相邻块结合，并且present页表项中的位被清除。

所以整个堆是一个空闲列表（空闲块的链表）+分配的数据块。

这是存储分配的全面描述吗？

编辑：来自Linux内核开发（Robert Love）关于内存管理的章节，板坯分配

“空闲列表包含可用的、已分配的数据块 结构。当代码需要数据结构的新实例时，它 可以从空闲列表中获取结构之一而不是分配 足够的内存量并为数据结构设置它。 稍后，当不再需要该数据结构时，将其返回到 空闲列表而不是释放。从这个意义上说，空闲列表 充当对象缓存，缓存常用类型的对象。”

空闲列表被称为“可用的、已分配的数据结构块”。

• 如何已分配，当它在空闲列表中时？
• 以及如何将一块内存返回到空闲列表_not_ 与取消分配该块相同吗？
• slab 分配与存储分配有何不同

malloc()与页表并没有真正的关系；它分配虚拟地址，内核负责跟踪页面实际存储在物理 RAM 或磁盘上的位置。

malloc()通过与内核交互brk()系统调用，要求内核为进程分配更多页面，或将页面释放回内核。所以内存分配实际上有两个级别：

• 内核将页面分配给进程，使这些页面无法被其他进程使用。从内核的角度来看，页面可以位于任何地方，并且它们的位置由页表跟踪，但从进程的角度来看，它是一个连续的虚拟地址空间。 “程序中断”brk()操作是内核允许您访问的地址（因为它们对应于分配的页面）和如果您尝试访问它们将导致分段错误的地址之间的边界。
• malloc()分配程序数据段的可变大小部分以供程序使用。当当前数据段大小内没有足够的可用空间时，它会使用brk()从内核获取更多页面，使数据段更大。当它发现数据段末尾的某些空间未被使用时，它使用brk()将未使用的页面返回给内核，从而使数据段变小。

请注意，即使在该进程中运行的程序实际上并未将页面用于任何用途，也可以将页面分配给进程（由内核）。如果你free()位于数据段中间的一块内存，free()不能使用brk()缩小数据段，因为在更高的地址上仍然有其他分配的块。因此，从内核的角度来看，这些页面仍然分配给您的程序，即使它们从内核角度来看是“可用空间”。malloc()立场。

您对空闲列表如何工作的描述对我来说听起来很正确，尽管我不是内存分配器如何实现的专家。但是您从 Robert Love 发布的引用听起来像是在谈论 Linux 内核中的内存分配，这与 的内存分配无关malloc()在用户空间进程内。这种空闲列表的工作方式可能有所不同。