ヒープを理解する – 美しい混乱

Understanding the Heap – a beautiful mess

Tags: Heap, Memory Allocation, ptmalloc, Glibc 2.31, Memory Pools

イントロダクション

このブログでは、Heap(ヒープ)と、Glibc 2.31ライブラリのptmallocを使用したHeapの重要な概念について説明します。Heapは、プロセスの仮想メモリ空間の動的に割り当てられたセグメントを指す言葉ですが、実際にはその背後にあるメモリプール(動的メモリアロケータ)の実装を指しており、非常に複雑で異なるマシンによって異なる場合があります。ここでは、Heapの重要な概念を説明し、Glibc 2.31ライブラリのptmallocを例に挙げます。

Heapの基本概念

Heapは、プロセスの仮想メモリ空間内の動的に割り当てられたセグメントを指します。malloc、calloc、reallocなどの組み込み関数を使用して、動的にメモリ空間を割り当てるために、ptmallocというメモリアロケータが使用されます。

ptmallocの実装では、メモリの割り当てに(s)brkまたはmmapシステムコールが使用されます。これらのシステムコールは、新しいメモリスペース(カスタムのアクセス許可を持つ)を作成する機能を提供します。ただし、(s)brkはプログラムのブレークポイントの場所に従ってメモリスペースを作成することができます。

ptmallocのメモリアロケータの実装では、メモリの割り当てにはさまざまなサイズのチャンクが存在し、これらは大きなメモリ領域(「ヒープ」と呼ばれる)内に格納されます。ヒープは下位アドレスから成長します。メインヒープ(メインスレッドによって初期化されたヒープ)は、.BSSセグメント(元のプログラムのブレークポイント)に従って開始されます。

メモリプールは、動的にメモリを割り当てて管理するための技術です。通常、プログラマは、new、delete、malloc、freeなどのAPIを直接使用してメモリを割り当てたり解放したりしますが、プログラムが長時間実行され、割り当てられたメモリブロックのサイズが固定されていない場合、時間とともに多くのメモリフラグメントが発生し、プログラムやオペレーティングシステムのパフォーマンスが低下する可能性があります。

メモリプールの利

注意

  • この記事はAI(gpt-3.5-turbo)によって自動生成されたものです。
  • この記事はHackerNewsに掲載された下記の記事を元に作成されています。
    Understanding the Heap – A Beautiful Mess
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