malloc 使用什么系统调用？答案

【问题标题】：What syscall does malloc use?malloc 使用什么系统调用？
【发布时间】：2020-08-12 17:31:54
【问题描述】：

我正在研究内存管理，并且对 malloc 的工作原理有疑问。 malloc man page 声明：

通常，malloc() 从堆中分配内存，并调整堆大小根据需要使用sbrk(2)。分配块时大于MMAP_THRESHOLD 字节的内存，glibc malloc() 实现将内存分配为私有匿名映射使用mmap(2)。 MMAP_THRESHOLD 默认为 128 kB，但使用mallopt(3)进行调整。

为了验证，我用一段代码做了一个实验：

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
    int size = 10;
    int *p = malloc(size);

    if(p)
    {
        printf("allocated %d bytes at addr: %p \n", size, p);
        free(p);
    }
    else
    {
        free(p);
    }

    return 0;
}

我用strace 跟踪了这个程序，看看使用了什么系统调用。结果如下：

为什么在这个例子中 malloc 调用 mmap 而不是 brk？

【问题讨论】：

已经回答：stackoverflow.com/questions/30542428/…
您的屏幕截图清楚地显示了对brk 的调用，而不是对mmap 的调用（尽管不确定是您的malloc 引起的，因为malloc 在没有系统调用的情况下分块分配和打包） .您是否对流程初始化中的mmap 调用感到困惑？只是做例如printf("Hello World\n") 查看初始化何时结束以及您的 main 何时开始。

标签： c linux memory-management malloc

【解决方案1】：

所有这些mmap() 调用都是程序在加载共享库时启动的一部分。这是您在strace 大多数程序时会看到的标准内容。

真正的动作在最后几行：

来自malloc() 的两次对brk() 的调用。
来自printf() 的fstat() 和write() 呼叫。

您可以在main() 的顶部添加打印输出，以查看您的代码何时真正开始运行。

^{（重要的是直接调用write() 系统调用，而不是使用printf() 或puts() 打印。stdio 函数在内部调用malloc()，这混淆了我们正在尝试测试的内容。）支持>}

#include <unistd.h>

int main()
{
    write(1, "start\n", 6);

    ...
}

当我这样做时，我在 brk(NULL) 之前看到了 write() 调用，我在下面用空行标记：

...
mmap(0x7f1b34802000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1e7000) = 0x7f1b34802000
mmap(0x7f1b34808000, 15072, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f1b34808000
close(3)                                = 0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f1b34a124c0) = 0
mprotect(0x7f1b34802000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x558c3cd9a000, 4096, PROT_READ) = 0
mprotect(0x7f1b34a33000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7f1b34a13000, 128122)          = 0

write(1, "start\n", 6)                  = 6
brk(NULL)                               = 0x558c3dc58000
brk(0x558c3dc79000)                     = 0x558c3dc79000
fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 4), ...}) = 0
write(1, "allocated 10 bytes at addr: 0x55"..., 44) = 44
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

【讨论】：

【解决方案2】：

大多数libc 实现都是开源的。研究glibc或的源代码 musl-libc。两者都实现了malloc 和free。也可以使用strace(1)

通常，他们使用mmap(2) 或有时sbrk(2)

当然，他们会尽量减少系统调用的次数，至少对于小内存大小是这样。

【讨论】：

请注意，如今 sbrk 是一个调用 brk 系统调用的库函数。