Linux用户进程是如何释放内存的

Linux进程使用内存的基本流程：

从图中我们可以看出，进程的堆，并不是直接建立在Linux的内核的内存分配策略上的，而是建立在glibc的堆管理策略上的(也就是glibc的动态内存分配策略上)，堆的管理是由glibc进行的。所以我们调用free对malloc得到的内存进行释放的时候，并不是直接释放给操作系统，而是还给了glibc的堆管理实体，而glibc会在把实际的物理内存归还给系统的策略上做一些优化，以便优化用户任务的动态内存分配过程。

那么glibc的堆管理器在什么时候才把物理内存归还给系统呢？

它会从堆的最大线性地址开始，从后向前计算用户任务当前有多少空闲的堆内存(直到碰到使用中的堆内存地址为止)，比如在该图中:

它会认为有2048k的可释放内存，只有在该值大于某个特定的threshhold时(2.3.6上为64k)，它才会把这些内存归还给系统。而在中间的“未使用”内存是不会归还给系统的，所以系统也不可能再利用这块物理内存页(我们假设系统没有swap区和swap文件)，也就是说系统的内存会为此减少，除非在它之前的堆内存都用free进行释放以后，glibc的堆管理器才有可能(只是有可能)把该段内存归还给系统。

由此，我们在使用malloc/free时应该小心，特别是在初始化时分配了好多内存，但是在这之后却再也不需要这么多的内存了，而这块内存又没有达到threshhold值或者在堆的最高线性地址处有某块内存没有释放，但是它前面的所有堆内存都释放了；这种情况下，用户任务将会浪费一些物理内存，这在资源比较紧张的嵌入式系统中是不可容忍的。从图中我们可以看出，进程的堆，并不是直接建立在Linux的内核的内存分配策略上的，而是建立在glibc的堆管理策略上的(也就是glibc的动态内存分配策略上)，堆的管理是由glibc进行的。所以我们调用free对malloc得到的内存进行释放的时候，并不是直接释放给操作系统，而是还给了glibc的堆管理实体，而glibc会在把实际的物理内存归还给系统的策略上做一些优化，以便优化用户任务的动态内存分配过程。那么glibc的堆管理器在什么时候才把物理内存归还给系统呢？它会从堆的最大线性地址开始，从后向前计算用户任务当前有多少空闲的堆内存(直到碰到使用中的堆内存地址为止)，比如在该图中，它会认为有2048k的可释放内存，只有在该值大于某个特定的threshhold时(2.3.6上为64k)，它才会把这些内存归还给系统。而在中间的“未使用”内存是不会归还给系统的，所以系统也不可能再利用这块物理内存页(我们假设系统没有swap区和swap文件)，也就是说系统的内存会为此减少，除非在它之前的堆内存都用free进行释放以后，glibc的堆管理器才有可能(只是有可能)把该段内存归还给系统。由此，我们在使用malloc/free时应该小心，特别是在初始化时分配了好多内存，但是在这之后却再也不需要这么多的内存了，而这块内存又没有达到threshhold值或者在堆的最高线性地址处有某块内存没有释放，但是它前面的所有堆内存都释放了；这种情况下，用户任务将会浪费一些物理内存，这在资源比较紧张的嵌入式系统中是不可容忍的。

dustman 回复于：2005-12-28 12:44:501，通过malloc申请的内存并不一定代表实际已经得到的物理内存，而只是改变了用户空间heap空间的大小。2，通过free释放的内存并不一定马上归还给系统，必须是用户heap空间内连续空闲内存数据超出一个阈值时才将这片内存归还给内核。3，如果在用户空间内空闲内存区存在并未达到释放阈值的内存块，并且后续不再申请内存，那么该块内存就将被用户进程“霸占”。是这样理解吗？snow_insky 回复于：2005-12-28 12:50:07目前的Linux堆内存管理是用的ptmalloc的管理方案，在该实现中有个叫做fastbin的东西，好像是用来对分配的内存进行按size分类，比如你分配了一个8byte的内存，在释放的时候如果不能和别人合并，则会缓存起来，链到一个8bytes链中，下次再分配相同大小的内存时，glibc会直接看，在该链中是否有项，如果有，则直接在该链表中摘取一项，返回该项给进程。分配结束！！！！所以glibc的堆管理器已经做了小内存分配的优化动作，我们可以不做了，不过，如果对我们自己的应用有特定需求，则我们也可以再在glibc上包装一层，对小尺寸的内存分配做优化！！snow_insky 回复于：2005-12-28 12:55:31引用：原帖由 dustman 于 2005-12-28 12:44 发表

1，通过malloc申请的内存并不一定代表实际已经得到的物理内存，而只是改变了用户空间heap空间的大小。

2，通过free释放的内存并不一定马上归还给系统，必须是用户heap空间内连续空闲内存数据超出一个阈值时才将这 ...1，3的理解是正确的，但是2可能有点出入，应该是这样的：不是heap空间中有连续的空闲内存数据超过一个阀值时才归还给系统，[color=Red]而是从最后向前测量，直到一个在用的空间为止，如果这段没用的空间总量超过了阀值，则把这段内存归还给系统。[/color]因为系统调用sbrk和brk仅仅只能做的事情是，移动堆的最大线性地址(top memory)，它并不能处理中间的空闲空间

snow_insky 回复于：2006-01-05 17:27:33最近看了一些文章，关系到用户栈的设置，顺便在这里发给大家！目前用户态栈是放在3G空间的下面，默认的情况下是8M，我们可以通过一些方法来改变栈的位置。如：你写一个函数，在该函数中声明一个静态变量static stack[8M], 然后移动栈指针asm ("movl %0, %%esp\n" : : "a" (stack + sizeof(stack)));我们就得到了一个新的堆栈。呵呵大家可以试试！zhhhuang 回复于：2006-01-06 14:32:46请教个问题, 我写了个程序，发现每次分配10K内存后，显示堆内存数量(VmData)增加8K或12K(cat /proc/pid/status )，12K可以理解，为什么有时候会是8K？而且8K和12K不是交错增加的，有时malloc 10K好几次，但都是增加8K。思一克 回复于：2006-01-06 14:58:3710K，是2页半。物理分配按页。12K， 3 PAGES下次，分8K即可，加上上次空闲的半PAGE引用：原帖由 zhhhuang 于 2006-1-6 14:32 发表

请教个问题, 我写了个程序，发现每次分配10K内存后，显示堆内存数量(VmData)增加8K或12K(cat /proc/pid/status )，12K可以理解，为什么有时候会是8K？而且8K和12K不是交错增加的，有时malloc 10K好几次，但都 ...zhhhuang 回复于：2006-01-06 15:33:55有时malloc 10K好几次，但都是增加8K？snow_insky 回复于：2006-01-06 15:44:34呵呵，这难道不是正常的吗？ 思一克    已经说得很清楚了啊物理页面是按照4K的页管理的，为了效率，我们的虚拟地址空间也是按照4K大小为单位的页进行管理的，你第一次分配10K，它应该会增加12K，然后你再分配10K的时候，由于有2K的空闲，它只需增加8K就能满足你的需求了啊！干嘛，还不满意，认为内核亏待你了？？？呵呵，开玩笑！zhangjiakouzf 回复于：2006-01-08 12:02:58如果在系统内存耗尽的情况下,GLIBC会不会对进程没有使用并且也没有归还系统的内存块进行操作?我在服务器上面看到的情况是，系统内存一直消耗到剩余8M左右就不会在消耗了！但所有进程的内存使用量之和要小于在TOP中看到的被使用的内存总数，是不是楼主说的原因呀，那么到剩余8M以后会发生什么事情呀，期待中richardhesidu 回复于：2006-01-08 12:17:10引用：原帖由 zhangjiakouzf 于 2006-1-8 12:02 发表

如果在系统内存耗尽的情况下,GLIBC会不会对进程没有使用并且也没有归还系统的内存块进行操作?

我在服务器上面看到的情况是，系统内存一直消耗到剩余8M左右就不会在消耗了！但所有进程的内存使用量之和要小于在TO ...首先，由于linux用了cow技术，所以内存透支是允许存在的。如果系统内存真正耗尽，下面要做的事就不是glibc能做的了。内核有一个OOM killer，在内存耗尽的时候会挑选一个进程杀死，来获得内存。不过现在的系统内存大多很大，所以OOM killer的作用不大。snow_insky 回复于：2006-01-08 20:47:59引用：原帖由 zhangjiakouzf 于 2006-1-8 12:02 发表

如果在系统内存耗尽的情况下,GLIBC会不会对进程没有使用并且也没有归还系统的内存块进行操作?

我在服务器上面看到的情况是，系统内存一直消耗到剩余8M左右就不会在消耗了！但所有进程的内存使用量之和要小于在TO ...首先：要说明的是，你用top观察的结果是不准确的，因为有共享库的存在，所以你可能重复计算；其次：glibc是不会帮忙系统处理内存紧张情况的，因为它也只不过是一个共享库而已，所不同的是，它是所有应用程序都需要的(当然，你也可以通过一定的方式，来让你的应用程序不使用glibc)再次：你所看到的进程消耗的内存小于top的观察值是因为，你需要加上buffer和cache的值，才能基本等于top中所观察到的内存使用量。不知道这些解释，你能不能明白，如果不行，我们再继续，呵呵！下次我会说明free命令的内容的含义！snow_insky 回复于：2006-01-08 20:56:23还有一点忘记说了，你的系统空闲内存停留在8M左右，是因为，你的buffer和cache已经达到了一定的值，不需要再增加了，所以你会发现它停在那里。还有，你执行如下命令： cat /proc/sys/vm/kswapd，你会看到你的系统保留的空闲内存的阀值，具体涵义，你可以搜索一下它的涵义。richardhesidu ：并不是如你所说，所有的系统都有很多内存，你没有考虑到嵌入式系统的应用。我们的产品实现很多功能，但只有32M内存，呵呵，难啊！我们正在做内存优化，所以做了好多工作，并会逐步拿出来和大家分享。