为何在xv6中动态分配内存后进程内存占用与预期不符？

在xv6环境下编写了如下测试代码：调用malloc动态分配内存后，通过memsize获取的进程内存占用（对应proc->sz）大幅增长；调用free释放内存后，该值却没有变化。请问该现象的原因是什么？

实现的memsize函数 #

uint
memsize(void){ // 获取当前进程的内存大小并返回
    uint size;
    struct proc *p;
    p = myproc();
    size = p->sz;
    
    return size;
}

测试代码test_memsize.c #

#define SIZE 2048

#include "types.h"
#include "user.h"

int main(void){
    int msize = memsize();
    printf("The process is using %dB\n", msize); // 输出: 12288B
    
    char *tmp = (char *)malloc(SIZE * sizeof(char)); 
    
    printf("Allocating more memory\n");
    msize = memsize();
    printf("The process is using %dB\n", msize); // 输出: 45045B
    
    free(tmp);
    printf("Freeing memory\n");
    msize = memsize();
    printf("The process is using %dB\n", msize); // 输出: 45045B
    
    exit();
}

• proc->sz的定义：xv6中proc->sz代表的是进程虚拟地址空间的总长度，即从进程起始地址到堆顶（end）的地址范围大小，并非进程实际正在使用的内存量。
• malloc的内存扩展逻辑：xv6的malloc在需要更多内存时，会通过sbrk()系统调用向内核申请扩展虚拟地址空间。由于xv6以4096字节的页为内存管理单位，且sbrk()会一次性扩展多页以减少系统调用开销，所以哪怕只申请2048字节，proc->sz也会跳变到更大的数值。
• free的内存回收机制：xv6的free仅将释放的内存块标记为可用，归还给用户态的堆空闲链表，不会主动调用sbrk()把内存归还给内核。因此进程的虚拟地址空间大小（proc->sz）不会因为用户态释放内存而缩小，只有进程退出时，内核才会回收整个地址空间。

综上，调用free后proc->sz保持不变，是因为内核并未回收对应的虚拟地址空间，只是用户态内存分配器标记了该块内存可复用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者J.