【内存管理】概要
首先，列个计划吧。未来一周的blog分两个方向：一、内存管理，就基本使用，内存池，一些典型的内存管理算法如slab算法，tcmalloc的管理算法等做学习介绍；二、搜索引擎的基本概念、架构的学习；
C语言的内存分配
- malloc：该函数分配给定的字节数，并返回一个指向它们的指针。如果没有足够的可用内存，那么它返回一个空指针。
- free：该函数获得指向由
malloc分配的内存片段的指针，并将其释放，以便以后的程序或操作系统使用（实际上，一些malloc实现只能将内存归还给程序，而无法将内存归还给操作系统）。
虚拟内存&物理内存
概念：虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。
碎片：由于虚拟内存使用了硬盘，硬盘上非连续写入的文件会产生磁盘碎片，因此一旦用于实现虚拟内存的文件或分区过于零碎，会加长硬盘的寻道时间，影响系统性能。
常用的内存管理
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memcached的内存管理
memcached对内存的管理采用slab分配算法，根据powers of 2来将1MB的内存块划分成多个小内存块，其中这1MB的内存块称之为页。Powersof 2是2的n次方的意思，例如：2的0次方是1，2的1次方是2，2的2次方是4，2的3次方是8等等。以此类推，1MB的内存按2的n次方划分可以划分成20种不同的内存块。memcached是通过slabclass_t结构体来管理这些小内存块的，slabclass_t的定义如下面代码所示。
slots指针指向的是内存分配器回收的小内存块的数组，sl_total保存了回收器的容量，当回收器容量不足时，需要重新分配更大的内存来作为回收器， sl_curr是当前回收器回收到的位置，下一个回收的内存块就会放到这里。end_page_ptr保存的是当前的空闲内存块，end_page_free保存的是当前空闲块的数量，如果end_page_free等于0表示已经没有空闲内存块了，需要向系统申请一块新的内存页。slab_list保存的是申请的内存页, slabs保存的是已经申请的内存页数量。
typedef struct {
unsigned int size;
unsigned int perslab;
void **slots;
unsigned int sl_total;
unsigned int sl_curr;
void *end_page_ptr;
unsigned int end_page_free;
unsigned int slabs;
void **slab_list;
unsigned int list_size;
unsigned int killing;
} slabclass_t;
另外，Memcached中通过一个增长因子来控制每级内存大小的分配，应用可以配置合适的因子以减少内存的浪费。
Slab算法相对比较简单和稳定，也具有较好的动态特性，但其最主要的问题是没有回收，对于我们多产品线混合运维的cache服务来说，其内存大小跨度大、变化大，这使得小内存被分配后很有可能就没人使用了，这样导致的内存浪费会比较严重。
- spcache
spcache的内存和磁盘采用静态配置的方式进行管理，可以配置多个定长段，以及每个定长段的个数。这种方式避免了碎片的产生，对于单个产品线来说，能够有一些方法确定配置哪些级别长度更合适，但同样对于多产品线混合运维的cache服务，每个产品线为其单独进行配置使得维护极其复杂，统一配置又会导致空间浪费很严重。
- tcmalloc
tcmalloc是google实现的一套内存管理机制，它的特点是高效。Tcmalloc执行一次小对象的分配释放大约要50纳秒，glibc的malloc、free大约要300纳秒。Tcmalloc的内存缓存分线程和进程，内存分配时首先在线程缓存中找，找不到再去进程缓存中找，再找不到则让系统分配，释放时同样，先放回线程，线程空闲的较多则放会进程，这种方式对于多线程程序减少了很多内存分配释放的冲突代价。
Tcmalloc区分大对象和小对象，小于等于32K的为小对象，大对象直接使用页分配器（一个页是一个4K的对齐内存区域）从中央堆直接分配。即，一个大对象总是页对齐并占据整数个连续页。每个小对象的大小被映射到170个可分配的尺寸类别中的一个。一个线程缓存对每个尺寸都包括一个自由对象的链表。分配时只要映射到一个尺寸链表上，然后直接取，如果没有，再从该尺寸的中央自由链表（进程级）取若干个。大对象的分配由中央分配堆来处理，中央分配堆维护一个不同连续页个数的自由链表阵列，分配时取连续的页。
引用：
内存管理内幕：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-memory/
百度百科-虚拟内存：http://baike.baidu.com/view/976.htm