内存池 (Memory Pool)

内存池
       在linux内核开发中会接触到内存池，内核有不少地方内存分配不允许失败。作为一个在这些情况下确保分配的方式，内核开发者创建了一个已知为内存池(或者是 "mempool" )的抽象。 一个内存池真实地只是一类后备缓存，它尽力一直保持一个空闲内存列表给紧急时使用。

传统内存管理函数的缺点
       利用传统的内存管理函数new/delete或malloc/free在堆上分配和释放内存会有一些额外的开销。
       系统在接收到分配一定大小内存的请求时，首先查找内部维护的内存空闲块表，并且需要根据一定的算法（例如分配最先找到的不小于申请大小的内存块给请求者，或者分配最适于申请大小的内存块，或者分配最大空闲的内存块等）找到合适大小的空闲内存块。如果该空闲内存块过大，还需要切割成已分配的部分和较小的空闲块。然后系统更新内存空闲块表，完成一次内存分配。类似地，在释放内存时，系统把释放的内存块重新加入到空闲内存块表中。如果有可能的话，可以把相邻的空闲块合并成较大的空闲块。
       传统的内存管理函数还考虑到多线程的应用，需要在每次分配和释放内存时加锁，同样增加了开销。 可见，如果应用程序频繁地在堆上分配和释放内存，则会导致性能的损失。并且会使系统中出现大量的内存碎片，降低内存的利用率。
       传统的分配和释放内存算法自然也考虑了性能，然而这些内存管理算法的通用版本为了应付更复杂、更广泛的情况，需要做更多的额外工作。而对于某一个具体的应用程序来说，适合自身特定的内存分配释放模式的自定义内存池则可以获得更好的性能。
       总结如下：

1. 调用malloc/new,系统需要根据“最先匹配”、“最优匹配”或其他算法在内存空闲块表中查找一块空闲内存，调用free/delete,系统可能需要合并空闲内存块，这些会产生额外开销；
2. 频繁使用时会产生大量内存碎片，从而降低程序运行效率；
3. 容易造成内存泄漏。

定义
       内存池是一种内存分配方式。通常我们习惯直接使用new、malloc等API申请分配内存，这样做的缺点在于：
由于所申请内存块的大小不定，当频繁使用时会造成大量的内存碎片并进而降低性能。

优点
       内存池则是在真正使用内存之前，先申请分配一定数量的、大小相等(一般情况下)的内存块留作备用。当有新的内存需求时，就从内存池中分出一部分内存块，若内存块不够再继续申请新的内存。这样做的一个显著优点是，使得内存分配效率得到提升。

1. 比malloc/free进行内存申请/释放的方式快
2. 不会产生或很少产生堆碎片
3. 可避免内存泄漏

分类

       应用程序自定义的内存池根据不同的适用场景又有不同的类型。从线程安全的角度来分，内存池可以分为单线程内存池和多线程内存池。单线程内存池整个生命周期只被一个线程使用，因而不需要考虑互斥访问的问题；多线程内存池有可能被多个线程共享，因此则需要在每次分配和释放内存时加锁。相对而言，单线程内存池性能更高，而多线程内存池适用范围更广。

内存池设计与实现
       后续补充~