c - 在同一程序中使用 mmap 和 malloc 分配内存是否安全？

Question

目前我的理解是这样的:

1. malloc 在内部使用 sbrk 和 brk 通过增加堆顶来分配内存。
2. mmap 以页的形式分配内存。

现在，假设 sbrk/malloc 的当前顶部是 0x001000。我使用 mmap 分配了一个 4KB 的页面，该页面分配在 0x0020000 处。后来，如果我多次使用 malloc 并且因此它必须增加 sbrk top。那么，如果 top 到达 0x002000 怎么办？

所以，如果有人能澄清以下内容，那就太好了。

1. 上述情况是否可能？
2. 如果不是，请指出我对 malloc 和 mmap 理解的缺陷。
3. 如果是，我认为以这种方式使用它是不安全的。那么，有没有其他方法可以安全地使用这两者？

谢谢。

Answer 1

1. malloc 现在通常不会以这种方式实现...malloc 在旧实现中使用 sbrk(2)，当时扩展数据段是向系统请求更多虚拟的唯一方法内存。如果可用，较新的系统会使用 mmap(2)，因为当虚拟空间足够大时它们允许更大的灵 active (每个 mmaped block 都作为一个新的数据段进行管理处理请求它)。 sbrk(2) 扩展和收缩数据段，就像一个堆栈....所以你必须小心使用 sbrk(2) 以防你要将它与 malloc 的 sbrk 实现混合使用。如果混合调用，malloc 的运行方式通常不允许您返回通过 sbrk(2) 获得的任何内存...因此您只能使用它来安全地增长数据段。

2. sbrk(2) 也以页为单位分配内存。自从分页虚拟内存出现以来，几乎所有的 o.s.分配以页面为单位进行。较新的系统甚至有不止一个页面大小(例如 4Kb 和 2Mb 大小)，因此您可以从中受益，具体取决于应用程序。

3. 随着 64 位系统的使用越来越多，分配足够大的地址空间以允许两种机制共存是没有问题的。这对于多堆 malloc 实现来说是一个优势，因为内存是独立分配和释放的，绝不会按照 LIFO 分配顺序。

Malloc 使用不同的方法分配内存，但实现通常尽量不干扰用户 sbrk(2) 的使用。您必须小心，也就是说，如果您在 sbrk(2) malloc 中将 malloc(3) 调用与 sbrk(2) 混合使用系统。那么您将面临 sbrk(2) 遍历 malloc 调整数据段并破坏 malloc 内部数据结构的风险。如果您正在使用 malloc 的 sbrk(2) 实现，您最好不要自己使用 sbrk(2)。

最后，为了回答你的问题，mmap(2) 像 malloc(3) 一样分配内存，所以 malloc 不会，也不必知道您为自己使用 mmap(2) 分配的内存。