brk

Системный вызов brk — это примитивная операция, лежащая в основе библиотечных функций malloc и free языка С. Значение brk процесса — это граничная точка между пространством кучи процесса и обычно неотображаемой областью между его кучей и стеком. Если рассматривать это значение под другим углом, оно обозначает максимальный допустимый адрес кучи процесса.

Куча располагается между вершиной сегмента кода и brk. Поэтому библиотечная функция malloc языка С активизирует значение brk, если уже не доступен достаточный объем свободного пространство ниже brk для выполнения запроса; функция free может уменьшить значение brk, если освобождаемое пространство располагается непосредственно под brk. Кстати, Linux — это единственный вариант Unix, известный автору, в котором действительно происходит сокращение пространства памяти процесса после освобождения; в коммерческих вариантах системы Unix, с которыми работал автор, это пространство остается зарезервированным за процессом, очевидно, «на всякий случай». (В других бесплатных версиях Unix, вероятно, предусмотрено то же, что и в Linux, но автор не имеет опыта работы с ними.) Между прочим, при распределении больших объемов в библиотеке С версии GNU для реализации функций malloc и free используются системные вызовы mmap и munmap.

Взаимосвязь между кодом, данными и стеком показана на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Код, данные и стек

sys_brk

33155: Функцией, которая реализует brk является sys_brk. Она может изменить значение brk процесса и возвращает новое значение. Возвращенное значение brk равно старому значению, если значение brk нельзя было изменить.

33177: Если новое значение brk лежит в области кода, оно явно слишком занижено и должно быть отброшено.

33179: Округление параметра brk к адресу следующей расположенной выше страницы с использованием макрокоманды PAGE_ALIGN (строка 10842).

33180: Выравнивание старого значения brk процесса по границе страницы. Это может показаться немного расточительным, поскольку если значение brk процесса устанавливается только здесь, оно уже должно быть выровнено по границе страницы. Но значение brk процесса может быть установлено в другом месте, например, при его инициализации, и этот код не выравнивает его по границе страницы. Могло бы оказаться немного быстрее выравнивание значения brk процесса по границе страницы везде, где оно устанавливается; это позволило бы ядру пропустить выравнивание по странице здесь, но поскольку brk процесса устанавливается здесь чаще, чем где бы то ни было, это вообще не должно замедлять выполнение, поэтому иной подход может привести только к незначительному улучшению.

33185: brk уменьшается, но не находится в области кода, поэтому эта попытка допустима.

33192: Если размер кучи имеет предел, он соблюдается. Как показывает рис. 8.5, размер кучи равен brk - mm->end_code.

33197: Если brk области возрастает и попадает в ту часть, которая уже была отображена в виде области VMA с помощью mmap, это новое значение brk не доступно для использования и поэтому должно быть отброшено.

33201: Заключительная проверка допустимости позволяет узнать, существует ли достаточное число свободных страниц для размещения пространства, подлежащего распределению.

33205: Функция do_mmap (строка 33240) применяется для распределения пространства для новой области. Затем функция sys_brk обновляет информацию процесса о расположении brk и возвращает новое значение.