背景
內存管理不恰當，會有造成大量內存碎片、內存分配效率低、內存實際使用率低。在程序運行中，這些問題會導致程序無法持久正常運行，於服務器技術而言更是如此。
目標
內存管理可以分爲三個層次，自底向上分別是：
- 操作系統內核的內存管理
- 使用系統調用維護的內存管理算法
- 在上一步基礎上，根據應用程序本身的程序特性進行優化， 比如使用引用計數、內存池方式等
本文我們主要討論第二步的使用系統調用維護的內存管理算法
對於需要持久運行的程序而言，內存管理十分重要，一個優秀的內存管理策略應該具有如下特性：
- 分配速度儘可能快
- 內存碎片儘可能少
- 內存實際使用率高
memcached內存管理機制
memcached是一個知名的高效的分佈式內存cache，默認使用SlabAllocation機制管理內存，其主要思想是按照預先規定的大小，將分配的內存分割成特定長度的塊以存儲相應長度的key-value數據記錄，以完全解決內存碎片問題。
Slab和Chunk
slab是memcached一次申請內存的最小單位。memcached啓動時使用參數-m指定其可用內存，但並不是啓動時所有的內存就全部分配出去了，只有在需要時纔會去申請，而且每次申請一定是一個slab。Slab的大小固定爲1M（1048576 Byte）。
一個slab由若干個大小相等的chunk組成。每個chunk中都保存了一個item結構體、一對key和value。
雖然在同一個slab中chunk的大小相等的，但是在不同的slab中chunk的大小並不一定相等，在memcached中按照chunk的大小不同，可以把slab分爲很多種類（class）。
在啓動memcached的時候可以通過-vv來查看slab的種類：
$ memcached -vv
slab class 1: chunk size 80 perslab 13107
slab class 2: chunk size 104 perslab 10082
slab class 3: chunk size 136 perslab 7710
slab class 4: chunk size 176 perslab 5957
slab class 5: chunk size 224 perslab 4681
slab class 6: chunk size 280 perslab 3744
slab class 7: chunk size 352 perslab 2978
slab class 8: chunk size 440 perslab 2383
slab class 9: chunk size 552 perslab 1899
slab class 10: chunk size 696 perslab 1506
slab class 11: chunk size 872 perslab 1202
slab class 12: chunk size 1096 perslab 956
slab class 13: chunk size 1376 perslab 762
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向memcached添加item時，memcached首先會根據item大小，根據chunk size向上取整，來選擇接近的slab class。例如，item大小爲156，向上取最小的chunk size爲176.
memcached採取SlabAllocation策略，一次向系統申請1M空間內存作爲slab。slab根據其chunk size分割成等大的內存塊chunk，每個chunk都可以存儲一個item。memcached內存分配做到了一次申請大量空間，分割多塊給小對象多次使用，大大降低了向操作系統申請內存的時間，大部分內存管理機制都會用到這個策略。
其次，memcached將slab按chunk size分組，將每一個slab內部按chunk size分割成固定大小的內存塊。固定大小的chunk，回收之後還可以用於下一次item的存儲，內存的分佈情況不會變的錯綜複雜，有利於減少內存碎片。chunk size遞增策略，每一次item都向上取到最接近的chunk size對應的slab來存儲，有利於提高其實際內存利用率
Redis內存管理機制
Redis默認使用jemalloc作爲內存分配器。jemalloc 是一個通用的 malloc（3）實現，它強調了分段迴避和可伸縮併發支持。jemalloc 在 2005 年首次作爲 FreeBSD libc 分配器使用，2010年，jemalloc 的功能延伸到如堆分析和監控/調優等。現代的 jemalloc 版本依然集成在 FreeBSD 中。
jemalloc機制相對memcached的SlabAllocation策略來說比較複雜，這裏不做詳細介紹，詳情可參考本文列出的參考文檔。
類似的，對jemalloc策略總結如下：
- 一次向系統申請大內存4M（chunk），供之後多次使用
- 將控制的內存分成不同大小的小內存塊（bins），重複使用
- 存放對象時，向上找到最接近size的bin對應的空閒內存塊來存儲
- 每個線程有自己的獨立空間tcache，將內存劃分爲arena供線程使用，減少線程間的互斥訪問
前三條策略的思想與memcached的SlabAllocationc策略所蘊含的思想一致，第四條策略是針對多線程加速的優化。
參考資料
內存優化總結:ptmalloc、tcmalloc和jemalloc
memcached的內存管理機制
jemalloc和內存管裏
A Scalable Concurrent malloc(3) Implementation for FreeBSD
jemalloc內存分配器詳解