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.