内存模型可视化之旅

// Linux 内存分配流程
// 1. malloc → 请求内存
// 2. 小于 128KB: brk() 扩展堆
// 3. 大于 128KB: mmap() 匿名映射

// 页表结构 (x86_64, 4级页表)
type PageTableEntry struct {
    Present     bool   // 是否在物理内存中
    Writable    bool   // 可写?
    User        bool   // 用户态可访问?
    Accessed    bool   // 是否被访问过
    Dirty       bool   // 是否被修改过
    PhysicalPFN uint64 // 物理页帧号
}

// 缺页中断处理
func handlePageFault(virtualAddr uintptr) {
    pte := walkPageTable(virtualAddr)  // 查找页表项
    if !pte.Present {
        frame := allocPhysicalPage()    // 分配物理页帧
        pte.PhysicalPFN = frame.PFN
        pte.Present = true
        updateTLB(virtualAddr, frame) // 更新TLB
    }
}

// Go 内存分配源码示意
// runtime/malloc.go

// size class 到 mspan 的映射
func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer {
    if size <= maxSmallSize {              // < 32KB: 小对象
        if size < maxTinySize {              // < 16B: tiny 对象
            return tinymalloc(size)
        }
        span := c.alloc(size)                // mcache 分配
        return nextFreeFast(span)
    }
    return largeAlloc(size)                  // > 32KB: 大对象
}

// GC 三色标记
// 白色: 待扫描 → 灰色: 扫描中 → 黑色(绿色): 存活
func gcDrain(gcw *gcWork) {
    for !gcw.empty() {
        obj := gcw.tryGetFast()            // 取灰色对象
        if obj == 0 { break }
        scanobject(obj, gcw)               // 扫描对象引用
        // 引用到的白色对象 → 灰色
        // 当前对象 → 黑色(存活)
    }
}