关于Simple Segregated Storage:如何从地址推断已分配块大小?
关于Simple Segregated Storage通过地址推断块大小的原理
首先得明确Simple Segregated Storage的核心设计逻辑:它会为每个固定尺寸的块单独维护一个内存池,每个内存池都是一块从内核申请来的、经过严格对齐的连续内存,并且被分割成等大的块。
如何通过地址推断块大小?
每个内存池的起始地址、结束地址,以及对应的块大小,都会被内存分配器的元数据记录下来(比如一个哈希表或数组,用地址区间作为索引,关联对应的块大小)。当拿到一个已分配块的地址时,只需要判断它落在哪个内存池的地址范围内,就能直接从元数据里查到对应的块大小——根本不需要从地址数值本身计算倍数,而是靠地址所属的区间来映射。
起始地址不是块大小的倍数怎么办?
从内核申请内存时(比如调用mmap或sbrk),分配器会主动做地址对齐处理。比如要创建块大小为8字节的内存池,会把申请到的起始地址调整到8字节对齐的位置(系统本身也会保证页对齐,而页大小通常是块大小的整数倍),这样分割出来的每个块的地址自然都是块大小的倍数,不会出现偏移问题。
地址是多个尺寸类的倍数(比如同时是8和16的倍数)怎么区分?
还是靠地址区间归属。比如块大小8的内存池地址范围是0x10000000到0x10001000,块大小16的是0x10002000到0x10004000——哪怕某个地址同时是8和16的倍数,它只会属于其中一个内存池,分配器通过查询地址所在区间,就能确定对应的块大小。
CSAPP里说的“从地址推断大小”,本质是通过地址映射到对应的内存池元数据,而不是直接从地址数值计算。因为每个内存池只存同一种大小的块,所以只要确定了地址所属的池,就知道块大小了,这也是为什么不需要块头部的原因——头部的信息已经被内存池的元数据替代了。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者BSE10
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