为什么内存碎片在 64 位机器上是一个问题？答案

【问题标题】：Why is memory fragmentation an issue on a 64-bit machine?为什么内存碎片在 64 位机器上是一个问题？
【发布时间】：2011-12-17 04:32:45
【问题描述】：

在 32 位机器中，每个进程获得 4GB 的虚拟空间。在这种情况下，人们可能会担心我们可能会因为碎片化而面临麻烦。但是在 64 位机器的情况下，理论上我们有一个巨大的可寻址虚拟内存，那么为什么在 64 位机器中内存碎片仍然是一个问题（如果是的话）？

【问题讨论】：

这在 64 位操作系统上不是问题。
这条评论不应该是一个答案吗？现有答案似乎暗示这是 64 位的问题

标签： c memory-management memory-fragmentation

【解决方案1】：

您尝试访问的每个虚拟地址都由操作系统映射到物理内存。物理内存按页分配（例如 4K 大小）。如果您设法在偏移量 1000000*n 处分配一个字节，并为从 1 到 1000000 的 n 执行此操作（我认为您可以使用 mmap 做到这一点），那么操作系统将不得不用一百万来支持它pages 物理内存，类似于 4G。该物理内存将无法用于其他任何事情。如果您连续分配字节，则百万字节只需要大约 1M 的物理内存（256 页）。

如果您出于正当理由分配 4G，然后释放其中的一部分，保留每个分配的页面的一部分，您可能会遇到类似的糟糕情况。操作系统将无法实际将释放的内存重新用于其他任何事情，因为没有完全空闲的物理页面。所以这是一个碎片问题。

理论上，您可以想象虚拟地址 1000000 和 2000000 将映射到物理内存的同一页，从而避免碎片。但实际上，出于充分的理由，虚拟内存映射是逐页完成的。你可以在这里阅读更多信息：http://en.wikipedia.org/wiki/Page_table。

【讨论】：

既然 64 位有一个疯狂的虚拟地址空间，这些都不重要吗？除非你有 TB 的内存并继续使用 50TB 的容量？
仔细阅读：它解释了为什么在碎片化时会浪费物理页面。
是的，但问题是“为什么内存碎片在 64 位机器上是一个问题？”所以肯定答案的开头应该是“不是”？
您没有抓住重点：内存碎片在 64 位机器上的问题与在 32 位机器上的问题一样大。位数决定了虚拟地址空间的可能大小，而内存碎片的危险是浪费物理内存（这在64位机器上是有限的）在 32 位上）。
我很困惑，在 Windows 上，我认为这只是虚拟地址空间过于碎片化的问题，这在 64 位上几乎是不可能的

【解决方案2】：

因为所有内存都被“浪费”了，请考虑一个存在大量内部碎片的应用程序。该过程需要更多内存页面，因为工作集现在分散在内存中，这意味着它的内存占用要高得多。如果此应用程序正在争夺 RAM 中的物理插槽（对于典型的家庭设置，机器实际上仍然只有大约 4 - 8 GB 的 RAM），那么它会导致更多的页面交换。通常，您希望减少应用程序的内存占用，以避免内存压力和与其他应用程序的争用。

虽然在某些情况下并不重要，但在这里或那里使用额外的兆字节并不会杀死您，但在更大的应用程序中这一切都会增加。这取决于情况，是否尽可能减少碎片是否重要，具体取决于您正在编码的内容或项目的目标。

【讨论】：

但是“内存碎片”呢？对此的回应可能包括 malloc、操作系统和硬件因素如何分配和映射虚拟内存...
@pst 据我所知，这个问题只问了后果，而不是最初是如何发生的（尽管我可能读错了）。