跟着卷卷龙一起学 Camera-- 内存池浅析 02

来看下 malloc 使用时的缺点，在通过 mmap 方式申请释放内存的时候，都要通过操作系统调用，系统会切到内核态，再切回到用户态。运行态的切换会耗费不少时间。而且在第一次访问 mmap 分配的虚拟地址的时候都是，虚拟地址都是处于缺页状态，会触发缺页中断。所以，频繁的通过 mmap 分配内存的话，这两样操作都会对 CPU 产生较大的消耗。为了改进 mmap（）这两个问题，malloc 在通过 brk（）系统调用在堆空间申请内存的时候，由于堆空间是连续的，所以直接预分配更大的内存来作为内存池，当内存释放的时候，就缓存在内存池中。等下次在申请内存的时候，就直接从内存池取出对应的内存块就行了。这样就减少了系统调用、缺页中断的次数，降低了 CPU 的消耗。从图中可以看到，一块连续内存中，释放了后面的 buffer，如果新申请的内存大小大于 30K，就要向 OS 申请，增大了实际使用内存空间，增加了内存碎片。这里其实就引入了池的概念。我们来看下具体内存池技术。

malloc 是标准库的一部分，位于标准库这一层；而内存池是应用程序的一部分。Malloc 的定位是通用性的，通用性的内存分配器设计实现往往比较复杂。但是内存池技术就不一样了，内存池技术是专门服务于某个特殊场景，以此优化程序性能。所以内存池技术的通用性是很差的，它只保证特殊场景下的内存分配性能，同时还能避免内存碎片，防止内存泄漏。简单来说，内存池技术一次性获取到大块内存，然后在其之上自己管理内存的申请和释放，这样就绕过了标准库以及操作系统。