C++中内存池和内存分配区Arena概念详解_C 语言_脚本之家

大白话解析LevelDB：Arena内存分配器_arena 内存分配器-CSDN博客

内存管理#2-ptmalloc(arena) - 知乎

在 C++ 中，内存分配区（Arena）通常指的是预先分配的一大块连续内存空间。这种方法的主要目的是提高内存分配和释放的效率，特别是在频繁创建和销毁小对象的场景中。Arena 内存管理可以减少内存碎片，提高缓存一致性，并降低操作系统内存分配器的开销。

有几个开源库提供了 Arena 风格的内存分配功能：

• Google Protobuf：Google 的 Protocol Buffers（Protobuf）库使用了内存分配区来管理序列化数据结构的内存。Protobuf 提供了一个 Arena 类，用于高效地分配和管理 Protobuf 对象的内存。
• jemalloc：虽然 jemalloc 本身是一个通用的内存分配器，它提供了 Arena 的概念，允许更细粒度的内存控制。
• tcmalloc：由 Google 开发的另一款内存分配器，它同样提供了类似 Arena 的功能。
• Boost.Pool：Boost 库中的 Boost.Pool 提供了一个内存池的实现，它允许快速分配和回收固定大小的内存块。
• folly::Memory：Facebook 的开源库 Folly 提供了 folly::Memory，它包含了一系列内存管理工具，包括 Arena 分配器。

内存分配管理_内存分配器管理数组块-CSDN博客

. 使用arena 地址向操作系统申请内存，大小决定了可分配用户内存上限。

2>. 位图 bitmap 为每个对象提供 4bit 标记位，用以保存指针、GC 标记等信息。

3>. 创建 span 时，按页填充对应 spans 空间。在回收 object 时，只需将其地址按页对齐后就可找到所属 span。分配器还用此访问相邻 span，做合并操作。

arena

arena区域就是我们通常说的heap, go从heap分配的内存都在这个区域中.

Arena

大多数C++相关的开源项目都会实现自己的内存管理，而不直接使用标准库的malloc。 现在流行的malloc实现有jemalloc、tcmalloc、ptmalloc等，它们都能高效的管理内存，减少内存碎片，提高多线程下内存分配的性能。但这都是对应于general的应用场景，每个应用都有不同的场景，有的分配大内存为主，有的分配小内存为主。为了更进一步的提高内存分配效率与减少内存碎片，LevelDB使用自己的内存管理机制，Arena。

相比于直接使用malloc，Arena的优势在于：

    小内存分配的效率：LevelDB经常需要分配小块内存。对于每个小分配使用malloc可能因为开销而效率不高。“Arena”一次性分配较大的内存块，然后高效地分割出小段。这减少了许多小malloc调用的开销。 这种批处理机制同样应用于jemalloc, tcmalloc等，但他们需要维护复杂的数据结构，不如“Arena”简单高效。

    方便统计内存使用情况：LevelDB需要跟踪内存使用情况，通过Arena而不是直接malloc可以方便的记录内存使用情况。

    控制内存生命周期：“Arena”允许LevelDB轻松控制其内存分配的生命周期。当Arena被销毁时，它分配的所有内存都在一次操作中被释放，这比单独释放每个块更有效。

我们来看下class Arena的结构：
 

Glibc中的内存池-ptmalloc

内存池的实现有很多方法，比如google的tcmalloc，我们这里主要讲大家平时最常用的一种：glibc中的ptmalloc。

多线程时代

如果所有的线程都是从同一个地方分配内存，资源的竞争就会非常的激烈，性能就会特别差。

arena的个数限制

arena的个数也不是无限制的，也是有限制的。它受arena_max的变量限制。当arena个数没到达限制时，当前线程没有空闲可用的arena，则会直接创建一个新的arena。

arena_max受进程所在服务器的cpu个数和系统字大小因素影响。

总结

本文讲了malloc申请内存是从ptmalloc的arena中申请的，main_arena全局只有一个，not_main_arena有很多个，讲了arena是怎么的创建的，main_arena和not_main_arena结构上还是有一些区别，但是从使用的角度来看main_arena和not_main_arena是没多大区别；但是到此还是没有申请出一块有效的内存，这块内存又是长啥样的？下一篇文章来揭开这个谜团：malloc_chunk。