Memory, Anonymous Memory Mappings

glibc에서 메모리를 할당할 때는 data segment나 memory mapping을 사용한다. 초기에는 2의 배수로 메모리를 쪼개 놓고 malloc호출시 요청한 size와 비슷한 free 공간을 할당해주는 식으로 동작했는데, 이 경우 실제 할당되는 메모리가 요청되 메모리보다 커서 낭비인 internal fragmentation 이 발생하고, 여러개의 작은 free memory로 쪼개져 있는 경우 공간은 있는데, 할당은 못하는 external fragmentation이 발생하는 문제가 있었다. - 이렇게 할당하던 방식을 buddy memory allocation scheme라고 불렀다(glibc는 이 알고리즘 말고도 arena algorithm이라는 더 발전된 알고리즘도 사용한다).

glibc에서 메모리를 할당할 때 사용하는 heap이 free를 한다고 바로 줄어들지는 않고 할당된 메모리보다 heap이 너무 커진 경우에만 shrink 한다. 그리고 glibc는 큰 메모리 할당의 경우에는 heap을 사용하지 않는다. 일반적으로 요청된 메모리의 크기가 128 KB 이상인 경우 glibc는 anonymous memory mapping을 사용한다(mmap 과 비슷한 식으로 메모리를 커널로 부터 할당받는다). anonymous memory mapping은 아래와 같은 장단점이 있다.

• fragmentation이 없다.


• 할당 후 크기조절이 가능하다.


• heap을 거칠 필요가 없다.

• 커널의 페이지 사이즈 크기 배수로 할당 받는다(공간 낭비가 있을 수 있다).


• 새로운 공간을 할당받는 overhead가 heap에거 가져오는 건 보다는 크다

anonymous memory mapping은 직접할 수도 있는데, 아래처럼 mmap을 사용하면 된다.

void *p;

p = mmap(NULL,
        512*1024, // size
        PROT_READ|PROT|WRITE, // 권한
        MAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE, // anonymous !
        -1, // fd 인데, -1안줘도 되긴 함
        0); // offset (ignored)

if (p == MAP_FAILED) perror("mmap");

이렇게 할당된 메모리에서 특정 코드를 수행하려 할 수도 있겠으나, 심각한 보안 취약점이 될 수 있으므로, 하지 않는다. 할당된 메모리들은 모두 0으로 초기화 되어 있다(커널에서 이렇게 할당된 메모리들은 copy on write 로 zero filled 하기 때문에 효율적으로 0으로 초기화 된 메모리를 사용할 수 있다.)

다른 unix 시스템들의 경우에는 MAP_ANONYMOUS 같은 flag이 없다. 대신에 mmap시 /dev/zero를 사용한다(이전의 linux에서도 이 방식을 사용하였다). 하지만 이 경우 추가적인 system call을 수반하기 때문에 anonymous memory가 더 빠른 방식이다.