NGINX(二)内存池

ngxin中为了加快内存分配的速度,引入了内存池, 大块申请, 减少分配次数, 小块分割, 极大的提高了内存申请速度, 另外一个用途就是省去了很多内存管理的任务,因为这里没有提供内存释放的功能,也就是说在pool中分配的内存,只有pool被销毁的时候才能释放掉,真正的还给系统, 因此全局的pool存储的都是一些静态的不会变动的数据, 而会变动的数据都会单独创建一个pool, 用完之后释放掉pool, 也就实现了集中申请集中释放, 肯定会有浪费内存的现象存在, 和提高运行速度比起来, 浪费点内存还是可以接受的.

基本数据结构

typedef struct ngx_pool_cleanup_s  ngx_pool_cleanup_t;
typedef struct ngx_pool_large_s    ngx_pool_large_t;
typedef struct ngx_pool_s          ngx_pool_t;

struct ngx_pool_cleanup_s {
	ngx_pool_cleanup_pt   handler;
	void                 *data;
	ngx_pool_cleanup_t   *next;
};

struct ngx_pool_large_s {
	ngx_pool_large_t     *next;
	void                 *alloc;
};

typedef struct {
	/*使用的内存位置*/
	u_char               *last;
	/*分配总的内存结束位置*/
	u_char               *end;
	/*下一块内存指针*/
	ngx_pool_t           *next;
	/*标记分配失败次数*/
	ngx_uint_t           failed;
} ngx_pool_data_t;

struct ngx_pool_s {
	/*内存池中内存空间*/
	ngx_pool_data_t       d;
	/*最大内存限定*/
	size_t                max;
	/*当前内存池分配内存位置*/
	ngx_pool_t           *current;
	/*缓存chain链表, 重新申请时从这里直接取出*/
	ngx_chain_t          *chain;
	/*大块内存链表, 很简单直接分配内存, 挂接到链表结束为止*/
	ngx_pool_large_t     *large;
	ngx_pool_cleanup_t   *cleanup;
	ngx_log_t            *log;
};

创建内存池

创建一块内存池, 首先会申请一块用户指定的大小, 即size大小, 但是size很显然最小要为sizeof(ngx_pool_t)大小, 申请内存开头放置ngx_pool_t结构体, 剩余的用作内存池内存, 提供给用户使用, 如下图示

|----------------> size <--------------------|
|-----------------|--------------------------|
p   ngx_pool_t    p->d.last                  p->d.end

ngx_pool_t *
ngx_create_pool(size_t size, ngx_log_t *log)
{
	ngx_pool_t  *p;

	/*申请size大小内存*/
	p = ngx_memalign(NGX_POOL_ALIGNMENT, size, log);
	if (p == NULL) {
		return NULL;
	}

	/*用户使用内存要除去sizeof(ngx_pool_t)大小*/
	p->d.last = (u_char *) p + sizeof(ngx_pool_t);
	/*设置分配内存结束位置*/
	p->d.end = (u_char *) p + size;
	p->d.next = NULL;
	p->d.failed = 0;

	size = size - sizeof(ngx_pool_t);
	p->max = (size < NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL) ? size : NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL;

	/*设置当前使用的pool为p,因为就一个*/
	p->current = p;
	p->chain = NULL;
	p->large = NULL;
	p->cleanup = NULL;
	p->log = log;

	return p;
}

申请内存

分配带内存对齐的内存, 一般用于结构体, 加快访问速度.

void *
ngx_palloc(ngx_pool_t *pool, size_t size)
{
	u_char      *m;
	ngx_pool_t  *p;

	/*size大小决定进行小块内存分配还是大块内存分配方案*/
	if (size <= pool->max) {

		/*取出当前pool*/
		p = pool->current;

		do {
			m = ngx_align_ptr(p->d.last, NGX_ALIGNMENT);

			/*判断内存是否足够, 足够直接返回*/
			if ((size_t) (p->d.end - m) >= size) {
				p->d.last = m + size;

				return m;
			}

			p = p->d.next;

		} while (p);

		/*当前内存池内存不足,重新分配新内存块*/
		return ngx_palloc_block(pool, size);
	}

	return ngx_palloc_large(pool, size);
}

分配原生大小内存, 一般字符串, 一整块内存的时候使用.

void *
ngx_pnalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size)
{
	u_char      *m;
	ngx_pool_t  *p;

	if (size <= pool->max) {

		p = pool->current;

		do {
			m = p->d.last;

			if ((size_t) (p->d.end - m) >= size) {
				p->d.last = m + size;

				return m;
			}

			p = p->d.next;

		} while (p);

		return ngx_palloc_block(pool, size);
	}

	return ngx_palloc_large(pool, size);
}

重新分配一个pool

static void *
ngx_palloc_block(ngx_pool_t *pool, size_t size)
{
	u_char      *m;
	size_t       psize;
	ngx_pool_t  *p, *new, *current;

	/*内存大小和第一次用户指定的大小一致*/
	psize = (size_t) (pool->d.end - (u_char *) pool);

	m = ngx_memalign(NGX_POOL_ALIGNMENT, psize, pool->log);
	if (m == NULL) {
		return NULL;
	}

	new = (ngx_pool_t *) m;

	new->d.end = m + psize;
	new->d.next = NULL;
	new->d.failed = 0;

	/*由于只使用了ngx_pool_data_t数据结构, 因此这里实际可使用的内存只去除了sizeof(ngx_pool_data_t)大小, 跟创建时sizeof(ngx_pool_t)不同*/
	m += sizeof(ngx_pool_data_t);
	m = ngx_align_ptr(m, NGX_ALIGNMENT);
	new->d.last = m + size;

	current = pool->current;

	/*遍历链表最后位置, 但current并不一定到最后, current从分配失败次数少于三次位置开始, 目的是减少分配时遍历的次数*/
	for (p = current; p->d.next; p = p->d.next) {
		if (p->d.failed++ > 4) {
			current = p->d.next;
		}
	}

	/*最新分配的内存放置到链表末尾*/
	p->d.next = new;

	pool->current = current ? current : new;

	return m;
}

关于大块内存申请是直接向系统申请, 释放的时候直接返回给系统, 没有什么好讲的.