Linux内核有什么之内存管理子系统有什么第三回 —— 小内存分配（1）

接前一篇文章：Linux内核有什么之内存管理子系统有什么第二回 —— 单刀直入

本文内容参考：

内存分配不再神秘：深入剖析malloc函数实现原理与机制

系统调用与内存管理（sbrk、brk、mmap、munmap）

特此致谢！

二、小内存分配 —— brk与sbrk

上回讲到通过malloc()申请一个堆内的空间，底层要么执行brk（小内存分配），要么执行mmap（大内存分配）。二者之间的界限是MMAP_THRESHOLD（默认128KB）。小于等于MMAP_THRESHOLD的使用brk，大于MMAP_THRESHOLD的使用mmap。

先来看小内存分配。上一回中man malloc得到的说明中实际上提到了两个相关的系统调用：brk与sbrk。依旧在Linux终端下通过man brk查看其说明，如下所示：

两个系统调用的说明如下：

名称

brk，sbrk

原型

#include

int brk(void *addr);
void *sbrk(intptr_t increment);

说明

brk()和sbrk()改变程序间断点的位置，程序间断点就是进程数据段的结尾。（例如，程序间断点是未初始化数据段的结束之后的首个位置）。增加程序间断点具有为进程分配内存的效果；减少程序间断点则释放内存。

当addr参数合理、系统有足够的内存并且不超过最大值时，brk()函数将数据段结尾设置为addr，即间断点设置为addr（请参阅setrlimit(2)）。

sbrk()将程序数据空间增加increment字节。当increment为0时则是返回程序间断点的当前位置。

brk()将break指针直接设置为某个地址，而sbrk()将break指针从当前位置移动increment所指定的增量。

返回值

brk()成功时返回0，失败返回-1并且设置errno值为ENOMEM。

sbrk()成功时返回之前的程序间断点地址。如果间断点值增加，那么这个指针（指的是返回的之前的间断点地址）是指向分配的新的内存的首地址。如果出错失败，就返回一个(void *) -1
并设置errno全局变量的值为ENOMEM。

注

避免使用brk()和sbrk()：malloc(3)内存分配包是一种可移植且舒适的内存分配方式。

总结

brk()和sbrk()都用来改变 “program break”（程序间断点）的位置，改变数据段长度（Change data segment size），实现虚拟内存到物理内存的映射。

• brk()直接修改有效访问范围的末尾地址实现分配与回收。
• sbrk()函数当参数increment为正值时，程序间断点位置向后移动increment字节，同时返回移动之前的位置，相当于分配内存；当increment为负值时，位置向前移动increment字节，相当与于释放内存，其返回值没有实际意义；当increment为0时，不移动位置只返回当前位置。参数increment的符号决定了是分配还是回收内存。

下一回开始结合代码，对于brk()和sbrk()进行详解。