v8中Heap的初始化

一.Heap中的size

Heap實例存在於Isolate中，它的構造函數和ConfigureHeap函數對以下一些重要的size進行了初始化：

  // Returns the maximum amount of memory reserved for the heap.  For
  // the young generation, we reserve 4 times the amount needed for a
  // semi space.  The young generation consists of two semi spaces and
  // we reserve twice the amount needed for those in order to ensure
  // that new space can be aligned to its size.

MaxReserved=4 * reserved_semispace_size_ + max_old_generation_size_

其中

reserved_semispace_size_ = 8388608 = 0x00800000 = 8M//表示reserved semispace的大小，其中reserved是在virtual memory alloc中的一個步驟

max_old_generation_size_ = 734003200 = 0x2bc00000 = 734M

max_semispace_size_ = 8388608 = 0x00800000 = 8M

initial_semispace_capacity = 1048576 = 0x00100000 = 1M

Page:: kPageSize = 1M byte
CommitPageSize=4096 byte

二.Space與Page

Space是所有存儲空間的基類，它定義了Space的id和executable，所以它的派生類必須在構造函數中說明這兩個屬性。
FixedSpace類用來存儲固定大小的對象，在構造函數中，除了說明Space的id以外，還需要指明以字節爲單位的對象大小。
Map類定義在objects.h中，MapSpace類從FixedSpace繼承，它指定的固定大小是Map::kSize，從map類的定義中我們可以看到Map對象的結構如下：

因爲Map是一個HeapObject對象，HeapObject對象的第一個字段都是Map，也就是HeapObject的head，後面每個字段的大小都是4字節，也就是說一個Map對象的大小是40字節

MemoryChunk結構

MemoryChunk在spaces.h中定義，它的頭部共有 72字節，如上圖所示，然後是 32K字節用作比特位標誌，body部分是從下一個 32字節對齊處開始，爲了適應 map對象和code 對象，有需要 128字節對齊，則kObjectStartOffset從下一個 128字節對齊處開始，對於spaceid不是 CODE_SPACE的space 來說，它其中的 MemoryChunk從kObjectStartOffset 開始就是 Object分配區域了，但是對於CODE_SPACE來說，爲了保護 code page，在code 區域的前後各留了一個 CommitPage，即系統的page大小 4096字節，另外還要算上CommitPage對齊的 padding，剩下的纔是用於分配給 code的區域，即從32768 + 8K處纔是真正的開始地址， Code Area的大小爲1M – (32768 + 8K) – 4K = 1003520

三.Heap::Setup()

該函數的主要流程如下：

1.new_space_.SetUp()

2.old_pointer_space.SetUp()

3.old_data_space.Setup()

4.code_space.SetUp()

5.map_space.SetUp()

6.cell_space.SetUp()

7.lo_space.SetUp()

8.store_buffer->SetUp()

下面一一進行說明

1.new_space_.SetUp()

NewSpace類繼承自Space，它包含兩個SemiSpace實例，from_space和to_space，它就是垃圾回收算法的中的Young Generation Space，它包含的兩個semispace的空間是連續的。setup函數就是負責分配NewSpace的內存的，其流程如下：

1.1 Reserve 兩倍的reserved_semispace_capacity

代碼如下，其中size = 2* reserved_semispace_capacity

Address MemoryAllocator::ReserveAlignedMemory(size_t size,
                                              size_t alignment,
                                              VirtualMemory* controller) {
  VirtualMemory reservation(size, alignment);

  if (!reservation.IsReserved()) return NULL;
  size_ += reservation.size();
  Address base = RoundUp(static_cast<Address>(reservation.address()),
                         alignment);
  controller->TakeControl(&reservation);
  return base;
}

MemoryAllocator類是專門負責reserve，commit和分配釋放內存的，MemoryAllocator分配的內存都是以Page作爲單位的，一組Page被稱爲chunk。MemoryAllocator使用VirtualMemory類負責實現reserve和commit內存。

platform.h中定義了VirtualMemory 類，它是對操作系統虛擬內存的封裝，虛擬內存最主要的作用是可以 Reserve，然後再commit ，Reserve就是向操作系統在虛擬地址空間中預定一塊內存，並且可以指定這塊內存的 RWX權限，commit 就是在需要使用這塊內存的時候，再讓操作系統映射真是的內存資源，這樣的好處是，在分配大內存空間的時候，可以很快完成，在真正需要內存的時候，再進行分配， VirtualMemeory類的構造函數如下：

VirtualMemory::VirtualMemory(size_t size, size_t alignment)

    : address_(NULL), size_(0) {

  ASSERT(IsAligned(alignment, static_cast<intptr_t>( OS::AllocateAlignment())));

Platform-win32.cc 文件中定義了函數 OS::AllocateAlignment()，它使用GetSystemInfo 函數得到 SYSTEM_INFO.dwAllocationGranularity ，它表示使用 virtualalloc，每次分配內存的粒度，這個值等於 65536

  size_t request_size = RoundUp(size + alignment,

                                static_cast<intptr_t>(OS::AllocateAlignment()));

對於 new space setup來說，size = alignment = 16M

  void* address = ReserveRegion(request_size);

該函數會從一個隨機地址開始，預留 32M的空間，權限是PAGE_NO_ACCESS

  if (address == NULL) return;

  Address base = RoundUp(static_cast<Address>(address), alignment);

這主要是因爲剛纔的地址是隨機生成的，並不能保證 alignment對齊，這裏再重新計算新的地址，再 reserve

  // Try reducing the size by freeing and then reallocating a specific area.

  bool result = ReleaseRegion(address, request_size);

  USE(result);

  ASSERT(result);

  address = VirtualAlloc(base, size, MEM_RESERVE, PAGE_NOACCESS);

  if (address != NULL) {

    request_size = size;

    ASSERT(base == static_cast<Address>(address));

  } else {

    // Resizing failed, just go with a bigger area.

    address = ReserveRegion(request_size);

    if (address == NULL) return;

  }

  address_ = address;

  size_ = request_size;

}

這裏第一次之所以使用了隨機地址，是爲了安全考慮，防止根據固定地址進行的 hack

1.2 to_space.Setup和from_space.Setup

初始化一些變量

1.3 to_space.commit

MemoryAllocator commit to_space大小的內存。然後把to_space按照頁大小，加入到自己的頁鏈表中，其中每個頁的大小爲1M字節

2.old_pointer_space.SetUp()

old_pointer_space是OldSpace類的實例，它被初始化爲NOT_EXECUTABLE

3.old_data_space.Setup()

old_data_space是OldSpace類的實例，它被初始化爲NOT_EXECUTABLE

4.code_space.SetUp()

code_space是OldSpace類的實例，它被初始化爲EXECUTABLE

5.map_space.SetUp()

map_space是PagedSpace類的實例

6.cell_space.SetUp()

cell_space是PagedSpace類的實例

7.lo_space.SetUp()

lo_space是PagedSpace類的實例