请解释 malloc 函数在底层是如何分配内存的，包含其涉及的关键系统调用和内核机制。

回答思路

1. 指出小内存分配通过 brk 扩展堆，大内存分配通过 mmap
2. 说明 free 后的内存块管理（如空闲链表、bin 机制）
3. 提及页表、缺页中断和虚拟内存到物理内存的映射
4. 对性能敏感场景能说明为何频繁 malloc/free 可能引起碎片化