情況一、malloc小於128k的內存
malloc小於128k的內存時使用brk分配內存，將_edata往高地址推(只分配虛擬空間，不對應物理內存(因此沒有初始化)，第一次讀/寫數據時，引起內核缺頁中斷，內核才分配對應的物理內存，然後虛擬地址空間建立映射關係)，如下圖：
1、進程啓動的時候，其（虛擬）內存空間的初始佈局如圖1所示。
其中，mmap內存映射文件是在堆和棧的中間（例如libc-2.2.93.so，其它數據文件等），爲了簡單起見，省略了內存映射文件。
_edata指針（glibc裏面定義）指向數據段的最高地址。
2、進程調用A=malloc(30K)以後，內存空間如圖2：
malloc函數會調用brk系統調用，將_edata指針往高地址推30K，就完成虛擬內存分配。
你可能會問：只要把_edata+30K就完成內存分配了？
事實是這樣的，_edata+30K只是完成虛擬地址的分配，A這塊內存現在還是沒有物理頁與之對應的，等到進程第一次讀寫A這塊內存的時候，發生缺頁中斷，這個時候，內核才分配A這塊內存對應的物理頁。也就是說，如果用malloc分配了A這塊內容，然後從來不訪問它，那麼，A對應的物理頁是不會被分配的。
3、進程調用B=malloc(40K)以後，內存空間如圖3。
情況二、malloc大於128k的內存
malloc大於128k的內存，使用mmap分配內存，在堆和棧之間找一塊空閒內存分配(對應獨立內存，而且初始化爲0)，如下圖：
4、進程調用C=malloc(200K)以後，內存空間如圖4：
默認情況下，malloc函數分配內存，如果請求內存大於128K（可由M_MMAP_THRESHOLD選項調節），那就不是去推_edata指針了，而是利用mmap系統調用，從堆和棧的中間分配一塊虛擬內存。
這樣子做主要是因爲:
brk分配的內存需要等到高地址內存釋放以後才能釋放（例如，在B釋放之前，A是不可能釋放的，這就是內存碎片產生的原因，什麼時候緊縮看下面），而mmap分配的內存可以單獨釋放。
當然，還有其它的好處，也有壞處，再具體下去，有興趣的同學可以去看glibc裏面malloc的代碼了。
5 、進程調用D=malloc(100K)以後，內存空間如圖5；
6 、進程調用free©以後，C對應的虛擬內存和物理內存一起釋放。
7、進程調用free(B)以後，如圖7所示：
B對應的虛擬內存和物理內存都沒有釋放，因爲只有一個_edata指針，如果往回推，那麼D這塊內存怎麼辦呢？
當然，B這塊內存，是可以重用的，如果這個時候再來一個40K的請求，那麼malloc很可能就把B這塊內存返回回去了。
8、進程調用free(D)以後，如圖8所示：
B和D連接起來，變成一塊140K的空閒內存。
9、默認情況下：
當最高地址空間的空閒內存超過128K（可由M_TRIM_THRESHOLD選項調節）時，執行內存緊縮操作（trim）。在上一個步驟free的時候，發現最高地址空閒內存超過128K，於是內存緊縮，變成圖9所示。
內存相關參數設置接口
mallopt函數可以控制 內存分配的函數：
int mallopt(int param,int value)//控制 內存分配的函數 。
param 的取值可以爲M_CHECK_ACTION、M_MMAP_MAX、M_MMAP_THRESHOLD、M_MXFAST（從glibc2.3起）、M_PERTURB（從glibc2.4起）、M_TOP_PAD、M_TRIM_THRESHOLD。
此處解釋param取值爲M_MXFAST的情況;
value是以 字節爲單位的。
比如設置M_MMAP_THRESHOLD選項可以設置啓用mmap申請malloc字節數閥值，設置-1是不啓用mmap
這些選項可以通過mallopt()進行設置：
1． M_MXFAST
M_MXFAST用於設置fast bins中保存的chunk的最大大小，默認值爲64B，fast bins中保存的chunk在一段時間內不會被合併，分配小對象時可以首先查找fast bins，如果fast bins找到了所需大小的chunk，就直接返回該chunk，大大提高小對象的分配速度，但這個值設置得過大，會導致大量內存碎片，並且會導致ptmalloc緩存了大量空閒內存，去不能歸還給操作系統，導致內存暴增。
M_MXFAST的最大值爲80B，不能設置比80B更大的值，因爲設置爲更大的值並不能提高分配的速度。Fast bins是爲需要分配許多小對象的程序設計的，比如需要分配許多小struct，小對象，小的string等等。
如果設置該選項爲0，就會不使用fast bins。
2． M_TRIM_THRESHOLD
M_TRIM_THRESHOLD用於設置mmap收縮閾值，默認值爲128KB。自動收縮只會在free時才發生，如果當前free的chunk大小加上前後能合併chunk的大小大於64KB，並且top chunk的大小達到mmap收縮閾值，對於主分配區，調用malloc_trim()返回一部分內存給操作系統，對於非主分配區，調用heap_trim()返回一部分內存給操作系統，在發生內存收縮時，還是從新設置mmap分配閾值和mmap收縮閾值。
這個選項一般與M_MMAP_THRESHOLD選項一起使用，M_MMAP_THRESHOLD用於設置mmap分配閾值，對於長時間運行的程序，需要對這兩個選項進行調優，儘量保證在ptmalloc中緩存的空閒chunk能夠得到重用，儘量少用mmap分配臨時用的內存。不停地使用系統調用mmap分配內存，然後很快又free掉該內存，這樣是很浪費系統資源的，並且這樣分配的內存的速度比從ptmalloc的空閒chunk中分配內存慢得多，由於需要頁對齊導致空間利用率降低，並且操作系統調用mmap()分配內存是串行的，在發生缺頁異常時加載新的物理頁，需要對新的物理頁做清0操作，大大影響效率。
M_TRIM_THRESHOLD的值必須設置爲頁大小對齊，設置爲-1會關閉內存收縮設置。
注意：試圖在程序開始運行時分配一塊大內存，並馬上釋放掉，以期望來觸發內存收縮，這是不可能的，因爲該內存馬上就返回給操作系統了。
3． M_MMAP_THRESHOLD
M_MMAP_THRESHOLD用於設置mmap分配閾值，默認值爲128KB，ptmalloc默認開啓動態調整mmap分配閾值和mmap收縮閾值。
當用戶需要分配的內存大於mmap分配閾值，ptmalloc的malloc()函數其實相當於mmap()的簡單封裝，free函數相當於munmap()的簡單封裝。相當於直接通過系統調用分配內存，回收的內存就直接返回給操作系統了。因爲這些大塊內存不能被ptmalloc緩存管理，不能重用，所以ptmalloc也只有在萬不得已的情況下才使用該方式分配內存。
但使用mmap分配有如下的好處：
l Mmap的空間可以獨立從系統中分配和釋放的系統，對於長時間運行的程序，申請長生命週期的大內存塊就很適合有這種方式。
l Mmap的空間不會被ptmalloc鎖在緩存的chunk中，不會導致ptmalloc內存暴增的問題。
l 對有些系統的虛擬地址空間存在洞，只能用mmap()進行分配內存，sbrk()不能運行。
使用mmap分配內存的缺點：
l 該內存不能被ptmalloc回收再利用。
l 會導致更多的內存浪費，因爲mmap需要按頁對齊。
l 它的分配效率跟操作系統提供的mmap()函數的效率密切相關，Linux系統強制把匿名mmap的內存物理頁清0是很低效的。
所以用mmap來分配長生命週期的大內存塊就是最好的選擇，其他情況下都不太高效。
4． M_MMAP_MAX
M_MMAP_MAX用於設置進程中用mmap分配的內存塊的最大限制，默認值爲64K(cat /proc/sys/vm/max_map_count)，因爲有些系統用mmap分配的內存塊太多會導致系統的性能下降。
如果將M_MMAP_MAX設置爲0，ptmalloc將不會使用mmap分配大塊內存。
Ptmalloc爲優化鎖的競爭開銷，做了PER_THREAD的優化，也提供了兩個選項，M_ARENA_TEST和M_ARENA_MAX，由於PER_THREAD的優化默認沒有開啓，這裏暫不對這兩個選項做介紹。
另外，ptmalloc沒有提供關閉mmap分配閾值動態調整機制的選項，mmap分配閾值動態調整時默認開啓的，如果要關閉mmap分配閾值動態調整機制，可以設置M_TRIM_THRESHOLD，M_MMAP_THRESHOLD，M_TOP_PAD和M_MMAP_MAX中的任意一個。但是強烈建議不要關閉該機制，該機制保證了ptmalloc儘量重用緩存中的空閒內存，不用每次對相對大一些的內存使用系統調用mmap去分配內存。