nt内核里的堆管理(2)：RtlAllocHeap

ring3里的API HeapAlloc, HeapFree在Kernel32.dll里实现，最后都转到NTDLL.dll里的RtlAllocHeap函数和RtlFreeHeap函数。ring0里要操作堆直接调用ntdll.exe里的RtlAllocHeap函数和RtlFreeHeap函数。这两处地方的两个函数名字一样，所作事情也基本没差别，但千万记住它们是不同的，一个在ring0，一个在ring3。gussing.cnblogs.com

RtlAllocHeap接受一个UINT类型的参数，指明本次操作需要申请多大的内存。nt的堆管理以8字节大小为单位，不管你想申请多大的内存，它返回的都是8倍数大小的区块。再加上每个堆块都需要的管理域(块头)，堆管理器内部算出来需要申请的内存大小AllocatSize=（size/8+1)*8（16，24，32。。。），相对应的index=AllocateSize/16(1,2,3…)。根据这个index我们可以在LookAside list组或FreeList组里定位到需要的空闲队列。考虑到队列组只有128大小，index必须小于等于127才能在这两个组内搜索；若index大于127且小于64k，则在FreeList[0]里搜索；若index大于64k的阈值，则直接调用ZwAllocateVirtualMemory申请虚存。让我们分情况看：gussing.cnblogs.com

• index<128gussing.cnblogs.com

先搜索LookAsideList[index]，若有合适的，直接返回。LookAsideList[index]里什么也没有，则搜索FreeList[index]，若还是没有，则顺着FreeList[index+1], FreeList[index+1]一路找下去，直到找到足够大的块为止。假设找到的块是Block1, 因为它比我们需要的AllocateSize要大，所以就需要进行拆分，前半部为AllocateSize大小返回给调用者，后半部大小BlockSize看情况处理：倘若Block1是所在队列里的最后一块，就调用RtlInsertFreeBlock插回到FreeList里去。RtlInsertFreeBlock会根据传入的block大小进行拆分操作，若block比127大，会分成几份小于127的插到相应的队列中。若Block1后边还跟着一块空闲块，就把该块从相应的list里取出，跟Block1合成一块，然后调用RtlInsertFreeBlock。但是如果搜完整个FreeList都找不到，就需要做下面的事情：

• 128<=index<64kgussing.cnblogs.com

index已经超过了LookAsideList和FreeList的范围，或者这俩队列里都没有合适的块，所以没法从它们里取，但是它又没大到一定程度，直接申请虚存也不合适，这时候就需要FreeList[0]出场了。如前一篇所说，算出来的block index是不可能为0的，所以FreeList[0]就划出来专门存放大块内存。FreeList[0]队列里的堆块和其他队列不同，因为他们的大小是不一致的。FreeList[1]队列里的堆块block index一定是1，FreeList[2]队列里的堆块Block index一定是2，但是FreeList[0]里堆块block index可以是128到64k间的任何数值。从FreeList[0]申请内存时，需要顺着该队列一路搜索直到找到足够大的Block。若能找到这样的块Block2，则将之取出，做与前面Block1一摸一样的拆分。若找不到足够大的堆块，就要在本Segment的保留内存区域里提交一块相应大小的块，然后返回。若倒霉到家连Segment里保留的内存区域也用完了，则申请新的Segment。新申请的Segment内存大部分都是保留的，只提交了AllocateSize大小的块，以便返回给用户。gussing.cnblogs.com

• index>=64kgussing.cnblogs.com

申请如此巨大的内存，无论哪个队列都派不上用场了，所以直接申请虚存，申请到的块保留在VirtualAllocatedBlocks队列里，释放的时候也是直接释放虚存，而不是插入到相应的队列里缓存起来。

最后让我们看看批发的大块内存时如何被打成一堆堆小碎片的。起初的时候Heap里只有一个Segment，保留了一片巨大的内存区域但是没提交，这时候我们开始申请小内存：找LookAsideList，没有；搜索FreeList，也没有；开始搜索FreeList[0]，还是什么也没有；只好到Segment里提交一块，这次总算有了。就这样经过多次小额申请后，Segment里的大块内存就被分成了一片片的小碎片。gussing.cnblogs.com