malloc 的两条路：

1. brk/sbrk（系统调用）— 小对象
   - 调整堆顶（heap top）
   - 扩展/收缩堆
   - 用户态分配（无需系统调用）

2. mmap/munmap（系统调用）— 大对象
   - 创建匿名映射
   - 直接向内核申请内存
   - 分配/释放都是系统调用

阈值（默认 128KB）：
  size <= 128KB：走 brk（小对象）
  size > 128KB：走 mmap（大对象）

性能对比：
  - brk：~10ns（用户态操作）
  - mmap：~500ns（系统调用 + TLB miss）

brk 系统调用：

int brk(void *addr);
  - 设置堆顶（brk）为 addr
  - addr > current brk：扩展堆
  - addr < current brk：收缩堆

glibc 的 sbrk：

void *sbrk(intptr_t increment);
  - brk = brk + increment
  - 返回 old brk

glibc malloc 的堆管理：
  - main_arena 管理主堆（通过 brk）
  - top chunk：堆顶剩余空间
  - 如果 top chunk 不够，调用 brk 扩展

brk 扩展过程：
  1. malloc 发现 top chunk 不够
  2. 调用 brk(new_brk) 扩展堆
  3. 内核分配物理页（demand paging）
  4. 更新 brk
  5. 新的 top chunk 供分配使用

brk 收缩过程（free 时）：
  - free 的 chunk 不会主动归还给内核
  - 只有 top chunk 可以 shrink
  - 调用 brk(lower_addr) 收缩堆

mmap 系统调用：

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot,
           int flags, int fd, off_t offset);

匿名映射（MAP_ANONYMOUS）：
  - fd = -1
  - 不绑定文件，直接分配虚拟内存

用途：
  1. 大块内存分配（> 128KB）
  2. mlock 锁定内存（防止换出）
  3. 创建共享内存

mmap 分配内存的特点：
  - 分配的虚拟地址是连续的
  - 物理页按需分配（demand paging）
  - 释放用 munmap（整块释放，不能部分释放）

为什么大对象用 mmap：
  1. 释放简单（munmap 整块）
  2. 不会产生碎片（整块分配，整块释放）
  3. 不会污染堆（堆是长期使用的）

malloc(size) 的决策流程：

1. size <= 128KB（默认阈值）
   → 从 thread arena 的 bin 分配
   → 如果 bin 空，从 top chunk 取
   → 如果 top chunk 不够，调用 brk 扩展堆

2. size > 128KB
   → 直接调用 mmap 匿名映射
   → mmap 返回虚拟地址
   → munmap 释放

阈值可调（M_MMAP_THRESHOLD）：
  mallopt(M_MMAP_THRESHOLD, 64*1024);
  // 把阈值改为 64KB

mmap 阈值的影响：
  - 阈值小：更多使用 mmap（系统调用多，但碎片少）
  - 阈值大：更少使用 mmap（系统调用少，但碎片多）

glibc malloc 的关键变量：

- main_arena：主线程的 arena（管理堆）
- thread_arena：每个线程的 arena（避免锁）
- top chunk：堆顶剩余空间
- bin：空闲链表（small bin + large bin）

线程缓存（thread cache，glibc 2.26+）：
  - per-thread 的 fast bin
  - 无锁分配
  - 大大减少锁竞争

$ cat /proc/self/maps | grep -E "(heap|anon)"

00...-00... rw-p [heap]
00...-00... rw-p [heap]   ← 可能多个 heap（多个 arena）

$ cat /proc/self/maps | grep "[anon"

00...-00... rw-p [anon:00007f...]  ← mmap 分配的匿名区域

$ cat /proc/self/maps | head -20

00400000-00404000 r-xp /bin/cat              ← 代码段
00600000-00601000 rw-p 00000000 00:00 0      ← 数据段
00...-00... rw-p [heap]                      ← 主堆（brk 扩展）
7f...-7f... rw-p [anon]                      ← mmap 匿名映射

malloc 用 mmap 分配的大块会显示为 [anon]
brk 管理的堆显示为 [heap]