如何在不分配内存的情况下保留内存地址

Question

我希望（在*nix中）分配一个大的、连续的地址空间，但是不立即消耗资源，也就是说，我想要预留一段地址范围，稍后再从中分配。

假设我执行foo=malloc(3*1024*1024*1024)来分配3G，但在1G计算机上，只有1G的交换文件。这会失败，对吧？

我想做的是说“给我一个内存地址范围foo...foo+3G，我将在其中进行分配”，以便我可以保证该区域内的所有分配都是连续的，但实际上并没有直接分配。

在上面的例子中，我想用foo=reserve_memory(3G)调用后跟随bar=malloc(123)调用，因为reserve_memory尚未消耗任何资源，所以应该成功，它仅仅是保证bar不会在范围foo...foo+3G内。

稍后我会执行allocate_for_real(foo,0,234)，以消耗foo范围内的0到234字节。此时，内核将分配一些虚拟页面，并将它们映射到foo...foo+123+N。

这在用户空间中是否可行？

（这样做的目的是需要foo...中的对象是连续的，创建后不能合理地移动。）

谢谢。

- spraff

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希望你使用的是64位平台，否则3G块分配可能无法成功。 - MarkR

虚拟或物理连续的？ - shodanex

Answer 1

简短回答：它已经按这种方式工作了。

稍微详细一点的回答：坏消息是没有特殊的方法来保留一个范围而不分配它。然而，好消息是当你分配一个范围时，Linux 实际上并没有为其分配内存，而只是为你预留了该范围，以便以后使用。

Linux 的默认行为是始终接受新的内存分配，只要还有剩余地址空间。但是，当你开始使用内存时，最好有一些内存或至少有交换空间来支持它。如果没有，内核将杀死一个进程以释放内存，通常是分配最多内存的进程。

因此，在 Linux 中，默认设置下的问题从“我可以分配多少”转变为“我可以分配多少内存，之后仍然能够正常运行？”

这里有一些相关信息。

- Prof. Falken

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知道这个很好。你能告诉我如何找到相关文档吗？ - spraff

Answer 2

我认为，一个简单的方法是使用一个大的static数组。

在任何现代系统上，除非您真正访问它，否则它不会被映射到现有内存（在磁盘上的可执行文件或执行机器的RAM中）。一旦您访问它（并且系统有足够的资源），它将神奇地初始化为所有零。

当您达到物理内存限制时，您的程序将严重减速，如果您用光了交换空间，则会随机崩溃。

- Jens Gustedt

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一个大的静态数组也可以，malloc 也可以，最终效果是一样的。 - Prof. Falken