情况一、malloc小于128k的内存
malloc小于128k的内存时使用brk分配内存，将_edata往高地址推(只分配虚拟空间，不对应物理内存(因此没有初始化)，第一次读/写数据时，引起内核缺页中断，内核才分配对应的物理内存，然后虚拟地址空间建立映射关系)，如下图：
1、进程启动的时候，其（虚拟）内存空间的初始布局如图1所示。
其中，mmap内存映射文件是在堆和栈的中间（例如libc-2.2.93.so，其它数据文件等），为了简单起见，省略了内存映射文件。
_edata指针（glibc里面定义）指向数据段的最高地址。
2、进程调用A=malloc(30K)以后，内存空间如图2：
malloc函数会调用brk系统调用，将_edata指针往高地址推30K，就完成虚拟内存分配。
你可能会问：只要把_edata+30K就完成内存分配了？
事实是这样的，_edata+30K只是完成虚拟地址的分配，A这块内存现在还是没有物理页与之对应的，等到进程第一次读写A这块内存的时候，发生缺页中断，这个时候，内核才分配A这块内存对应的物理页。也就是说，如果用malloc分配了A这块内容，然后从来不访问它，那么，A对应的物理页是不会被分配的。
3、进程调用B=malloc(40K)以后，内存空间如图3。
情况二、malloc大于128k的内存
malloc大于128k的内存，使用mmap分配内存，在堆和栈之间找一块空闲内存分配(对应独立内存，而且初始化为0)，如下图：
4、进程调用C=malloc(200K)以后，内存空间如图4：
默认情况下，malloc函数分配内存，如果请求内存大于128K（可由M_MMAP_THRESHOLD选项调节），那就不是去推_edata指针了，而是利用mmap系统调用，从堆和栈的中间分配一块虚拟内存。
这样子做主要是因为:
brk分配的内存需要等到高地址内存释放以后才能释放（例如，在B释放之前，A是不可能释放的，这就是内存碎片产生的原因，什么时候紧缩看下面），而mmap分配的内存可以单独释放。
当然，还有其它的好处，也有坏处，再具体下去，有兴趣的同学可以去看glibc里面malloc的代码了。
5 、进程调用D=malloc(100K)以后，内存空间如图5；
6 、进程调用free©以后，C对应的虚拟内存和物理内存一起释放。
7、进程调用free(B)以后，如图7所示：
B对应的虚拟内存和物理内存都没有释放，因为只有一个_edata指针，如果往回推，那么D这块内存怎么办呢？
当然，B这块内存，是可以重用的，如果这个时候再来一个40K的请求，那么malloc很可能就把B这块内存返回回去了。
8、进程调用free(D)以后，如图8所示：
B和D连接起来，变成一块140K的空闲内存。
9、默认情况下：
当最高地址空间的空闲内存超过128K（可由M_TRIM_THRESHOLD选项调节）时，执行内存紧缩操作（trim）。在上一个步骤free的时候，发现最高地址空闲内存超过128K，于是内存紧缩，变成图9所示。
内存相关参数设置接口
mallopt函数可以控制 内存分配的函数：
int mallopt(int param,int value)//控制 内存分配的函数 。
param 的取值可以为M_CHECK_ACTION、M_MMAP_MAX、M_MMAP_THRESHOLD、M_MXFAST（从glibc2.3起）、M_PERTURB（从glibc2.4起）、M_TOP_PAD、M_TRIM_THRESHOLD。
此处解释param取值为M_MXFAST的情况;
value是以 字节为单位的。
比如设置M_MMAP_THRESHOLD选项可以设置启用mmap申请malloc字节数阀值，设置-1是不启用mmap
这些选项可以通过mallopt()进行设置：
1． M_MXFAST
M_MXFAST用于设置fast bins中保存的chunk的最大大小，默认值为64B，fast bins中保存的chunk在一段时间内不会被合并，分配小对象时可以首先查找fast bins，如果fast bins找到了所需大小的chunk，就直接返回该chunk，大大提高小对象的分配速度，但这个值设置得过大，会导致大量内存碎片，并且会导致ptmalloc缓存了大量空闲内存，去不能归还给操作系统，导致内存暴增。
M_MXFAST的最大值为80B，不能设置比80B更大的值，因为设置为更大的值并不能提高分配的速度。Fast bins是为需要分配许多小对象的程序设计的，比如需要分配许多小struct，小对象，小的string等等。
如果设置该选项为0，就会不使用fast bins。
2． M_TRIM_THRESHOLD
M_TRIM_THRESHOLD用于设置mmap收缩阈值，默认值为128KB。自动收缩只会在free时才发生，如果当前free的chunk大小加上前后能合并chunk的大小大于64KB，并且top chunk的大小达到mmap收缩阈值，对于主分配区，调用malloc_trim()返回一部分内存给操作系统，对于非主分配区，调用heap_trim()返回一部分内存给操作系统，在发生内存收缩时，还是从新设置mmap分配阈值和mmap收缩阈值。
这个选项一般与M_MMAP_THRESHOLD选项一起使用，M_MMAP_THRESHOLD用于设置mmap分配阈值，对于长时间运行的程序，需要对这两个选项进行调优，尽量保证在ptmalloc中缓存的空闲chunk能够得到重用，尽量少用mmap分配临时用的内存。不停地使用系统调用mmap分配内存，然后很快又free掉该内存，这样是很浪费系统资源的，并且这样分配的内存的速度比从ptmalloc的空闲chunk中分配内存慢得多，由于需要页对齐导致空间利用率降低，并且操作系统调用mmap()分配内存是串行的，在发生缺页异常时加载新的物理页，需要对新的物理页做清0操作，大大影响效率。
M_TRIM_THRESHOLD的值必须设置为页大小对齐，设置为-1会关闭内存收缩设置。
注意：试图在程序开始运行时分配一块大内存，并马上释放掉，以期望来触发内存收缩，这是不可能的，因为该内存马上就返回给操作系统了。
3． M_MMAP_THRESHOLD
M_MMAP_THRESHOLD用于设置mmap分配阈值，默认值为128KB，ptmalloc默认开启动态调整mmap分配阈值和mmap收缩阈值。
当用户需要分配的内存大于mmap分配阈值，ptmalloc的malloc()函数其实相当于mmap()的简单封装，free函数相当于munmap()的简单封装。相当于直接通过系统调用分配内存，回收的内存就直接返回给操作系统了。因为这些大块内存不能被ptmalloc缓存管理，不能重用，所以ptmalloc也只有在万不得已的情况下才使用该方式分配内存。
但使用mmap分配有如下的好处：
l Mmap的空间可以独立从系统中分配和释放的系统，对于长时间运行的程序，申请长生命周期的大内存块就很适合有这种方式。
l Mmap的空间不会被ptmalloc锁在缓存的chunk中，不会导致ptmalloc内存暴增的问题。
l 对有些系统的虚拟地址空间存在洞，只能用mmap()进行分配内存，sbrk()不能运行。
使用mmap分配内存的缺点：
l 该内存不能被ptmalloc回收再利用。
l 会导致更多的内存浪费，因为mmap需要按页对齐。
l 它的分配效率跟操作系统提供的mmap()函数的效率密切相关，Linux系统强制把匿名mmap的内存物理页清0是很低效的。
所以用mmap来分配长生命周期的大内存块就是最好的选择，其他情况下都不太高效。
4． M_MMAP_MAX
M_MMAP_MAX用于设置进程中用mmap分配的内存块的最大限制，默认值为64K(cat /proc/sys/vm/max_map_count)，因为有些系统用mmap分配的内存块太多会导致系统的性能下降。
如果将M_MMAP_MAX设置为0，ptmalloc将不会使用mmap分配大块内存。
Ptmalloc为优化锁的竞争开销，做了PER_THREAD的优化，也提供了两个选项，M_ARENA_TEST和M_ARENA_MAX，由于PER_THREAD的优化默认没有开启，这里暂不对这两个选项做介绍。
另外，ptmalloc没有提供关闭mmap分配阈值动态调整机制的选项，mmap分配阈值动态调整时默认开启的，如果要关闭mmap分配阈值动态调整机制，可以设置M_TRIM_THRESHOLD，M_MMAP_THRESHOLD，M_TOP_PAD和M_MMAP_MAX中的任意一个。但是强烈建议不要关闭该机制，该机制保证了ptmalloc尽量重用缓存中的空闲内存，不用每次对相对大一些的内存使用系统调用mmap去分配内存。