Chromium 跨平台基础库：allocator

Posted on 2020-01-03 Edited on 2025-01-04

allocator 是 C++ std 中引入的，为了处理各种内存管理模式（比如共享内存、垃圾回收等）的内存分配问题，负责内存的分配、回收，对象的创建析构等。

Chromium 的 base 库中有个 allocator 的目录，这是 Chromium 中使用的 allocator，为啥需要自己定义一个 allocator，不直接用系统的呢？这篇文章是我看代码过程的记录和总结。先看一下代码的目录结构：

Chromium 中的 allocator

Chromium code base 中用到了多个 allocator，比如 allocator_shim, PartitionAlloc，还有 Blink 中用到的 Olipan。这篇文章主要关注 allocator_shim 和 PartitionAlloc。

allocator_shim

allocator_shim 就是对各个平台 allocator 的封装，比如 malloc / new, 为什么要增加这一层封装呢？主要基于两点考虑，其一是在封装层增加很多 Security 检测逻辑，避免一些常见的安全漏洞，比如缓冲区溢出等。第二，可以 dump 更多 memery 相关的信息，方便排查内存以及性能问题等。

Chromium 有完整的 MemoryInfra 体系，包括采集 measuring data(chrome://tracing), memory dump, benchmarks (Telemetry) 和 chromeperf dashboard。这套体系的数据采集离不开自定义 allocator 的支持。

PartitionAlloc

allocator_shim 仅仅是对系统 allocator 的封装，而 PartitionAlloc 是基于 Partitions 和 Buckets 模型实现了一个 allocator。

Partition 是一个堆，它包含特定的对象类型、特定大小的对象或特定生命周期的对象（如调用方所愿）。调用方可以根据需要创建任意多个分区。每个 Partition 包含多个Buckets。bucket 是 Partition 中包含相似大小对象的区域。

PartitionAlloc 在 Security 方面做的更好，保证每个 Partition 都是独立的，并且受到保护，不受任何其他 Partition 的影响。这样一来可以避免 buffer overflow 破坏其他 Partition 的数据。

PartitionAlloc 的主要接口

PartitionRoot::Alloc() / PartitionRoot::Free()
- Partition 操作非线程安全
- 编译时决定需分配的内存大小(不能超过某个最大值)
- 分配对象大小必须是系统指针大小的整数倍
PartitionRootGeneric::Alloc() / PartitionRootGeneric::Free()
- Partition 线程安全
- 可以分配任意大小的内存 (不能超过 INT_MAX)
- Bucket 大小由待分配内存决定，自动填充为系统指针 size 整数倍, 比如申请分配大小为 4000， bucket 大小则为 4096

PartitionRoot / PartitionRootGeneric 实现的功能类似于 malloc 和 free。不同的是，该对象表示一个 “堆分区”，每个分区在一个独立的地址空间内，互不干扰。