为什么64位计算机上存在内存碎片问题？

Question

在32位计算机中，每个进程获得4GB虚拟空间。在这种情况下，人们可能会担心我们可能会因为碎片而面临麻烦。但是在64位机器的情况下，我们理论上有一个巨大的可寻址虚拟内存，那么为什么内存碎片仍然是一个问题（如果是）在64位机器上？

Answer 1

您尝试访问的每个虚拟地址都由操作系统映射到物理内存。物理内存以页面分配（例如4K大小）。如果你设法在偏移量1000000 * n处分配一个字节，并且从1到1000000为n做（我认为可能使用mmap执行此操作），那么操作系统将不得不支持100万物理内存的页面，就像4G一样。其他物理内存将无法使用。如果你已经连续分配了字节，那么你的百万字节只需要大约1M的物理内存（256页）。

如果您出于合法原因分配4G，则会遇到类似的不良情况，然后取消分配部分内容，保留每个页面的分配。操作系统无法将释放的内存重新用于其他任何内容，因为没有完全免费的物理页面。所以这是一个碎片问题。

理论上，您可以想象虚拟地址1000000和2000000将映射到同一页物理内存，从而避免碎片。但在实践中，并且出于好的理由，虚拟内存映射是逐页完成的。您可以在此处详细了解：http://en.wikipedia.org/wiki/Page_table。

Answer 2

因为所有内存都被“浪费”，所以考虑一个你有很多内部碎片的应用程序。该过程需要更多内存页面，因为工作集现在分散在内存中，这意味着它的内存占用空间要高得多。如果这个应用程序争夺RAM中的物理插槽（机器仍然只有大约4-8 GB的RAM用于典型的家庭设置），那么它会导致更多的页面交换。通常，您希望减少应用程序的内存占用，以避免内存压力和与其他应用程序的争用。

虽然有些情况并不重要，但在这里或那里使用额外的兆字节并不会让你失望，但它们在大型应用程序中都会增加。取决于你编码的内容或项目的目标是什么，尽可能少碎片是很重要的。