內(nèi)存分配相關(guān)
系統(tǒng)功能封裝
內(nèi)存相關(guān)的操作主要在 os/unix/ngx_alloc.{h,c} 和 core/ngx_palloc.{h,c} 下
其中 os/unix/ngx_alloc.{h,c} 封裝了最基本的內(nèi)存分配函數(shù)，是對c原有的malloc/free/memalign 等原有的函數(shù)的封裝,對應(yīng)的函數(shù)為：
- ngx_alloc 使用malloc分配內(nèi)存空間
- ngx_calloc 使用malloc分配內(nèi)存空間，并且將空間內(nèi)容初始化為0
- ngx_memalign 返回基于一個(gè)指定的alignment大小的數(shù)值為對齊基數(shù)的空間
- ngx_free 對內(nèi)存的釋放操作
ngx的內(nèi)存池
為了方便系統(tǒng)模塊對內(nèi)存的使用，方便內(nèi)存的管理，nginx自己實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程池的機(jī)制來進(jìn)行內(nèi)存的分配和釋放， 首先nginx會在特定的生命周期幫你統(tǒng)一建立內(nèi)存池，當(dāng)需要進(jìn)行內(nèi)存分配的時(shí)候統(tǒng)一通過內(nèi)存池中的內(nèi)存進(jìn)行分配，最后nginx會在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候釋放內(nèi)存池的資源，開發(fā)者只要在需要的時(shí)候?qū)?nèi)存進(jìn)行申請即可，不用過多考慮內(nèi)存的釋放等問題，大大提高了開發(fā)的效率。
內(nèi)存池的主要結(jié)構(gòu)為：
//ngx_palloc.h
struct
ngx_pool_s
{
? ? ngx_pool_data_t ? ? ? d
;
? ? size_t ? ? ? ? ? ? ? ?max
;
? ? ngx_pool_t ? ? ? ? ?
*
current
;
? ? ngx_chain_t ? ? ? ? ?
*
chain
;
? ? ngx_pool_large_t ? ?
*
large
;
? ? ngx_pool_cleanup_t ?
*
cleanup
;
? ? ngx_log_t ? ? ? ? ? ?
*
log
;
};
//ngx_core.h
typedef
struct
ngx_pool_s ? ? ? ?ngx_pool_t
;
typedef
struct
ngx_chain_s ? ? ? ngx_chain_t
;
下面是我簡單畫的一個(gè)圖來描述這個(gè)結(jié)構(gòu)：
link :? http://www.flickr.com/photos/rainx/3765612584/sizes/o/
下面解釋一下主要的幾個(gè)操作：
// 創(chuàng)建內(nèi)存池
ngx_pool_t
*
ngx_create_pool
(
size_t size
,
ngx_log_t
*
log
);
大致的過程是創(chuàng)建使用 ngx_alloc 分配一個(gè)size大小的空間, 然后將? ngx_pool_t* ?指向這個(gè)空間， 并且初始化里面的成員, 其中
p
->
d
.
last
=
(
u_char
*)
p
+
sizeof
(
ngx_pool_t
);
// 初始指向 ngx_pool_t 結(jié)構(gòu)體后面
p
->
d
.
end
=
(
u_char
*)
p
+
size
;
// 整個(gè)結(jié)構(gòu)的結(jié)尾后面
p
->
max
=
(
size
<
NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL
)
?
size
:
NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL
;
// 最大不超過 NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL,也就是getpagesize()-1 大小
其他大都設(shè)置為null或者0
// 銷毀內(nèi)存池
void
ngx_destroy_pool
(
ngx_pool_t
*
pool
);
遍歷鏈表，所有釋放內(nèi)存，其中如果注冊了clenup(也是一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)）， 會一次調(diào)用clenup 的 handler 進(jìn)行清理。
// 重置內(nèi)存池
void
ngx_reset_pool
(
ngx_pool_t
*
pool
);
釋放所有l(wèi)arge段內(nèi)存， 并且將d->last指針重新指向 ngx_pool_t 結(jié)構(gòu)之后（和創(chuàng)建時(shí)一樣）
// 從內(nèi)存池里分配內(nèi)存
void
*
ngx_palloc
(
ngx_pool_t
*
pool
,
size_t size
);
void
*
ngx_pnalloc
(
ngx_pool_t
*
pool
,
size_t size
);
void
*
ngx_pcalloc
(
ngx_pool_t
*
pool
,
size_t size
);
void
*
ngx_pmemalign
(
ngx_pool_t
*
pool
,
size_t size
,
size_t alignment
);
ngx_palloc的過程一般為，首先判斷待分配的內(nèi)存是否大于 pool->max的大小，如果大于則使用 ngx_palloc_large 在 large 鏈表里分配一段內(nèi)存并返回， 如果小于測嘗試從鏈表的 pool->current 開始遍歷鏈表，嘗試找出一個(gè)可以分配的內(nèi)存，當(dāng)鏈表里的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都無法分配內(nèi)存的時(shí)候，就調(diào)用 ngx_palloc_block 生成鏈表里一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)， 并在新的節(jié)點(diǎn)里分配內(nèi)存并返回， 同時(shí)， 還會將pool->current 指針指向新的位置（從鏈表里面pool->d.failed小于等于4的節(jié)點(diǎn)里找出） ，其他幾個(gè)函數(shù)也基本上為 ngx_palloc 的變種，實(shí)現(xiàn)方式大同小異
// 釋放指定的內(nèi)存
ngx_int_t ngx_pfree
(
ngx_pool_t
*
pool
,
void
*
p
);
這個(gè)操作只有在內(nèi)存在large鏈表里注冊的內(nèi)存在會被真正釋放，如果分配的是普通的內(nèi)存，則會在destory_pool的時(shí)候統(tǒng)一釋放.
// 注冊cleanup回叫函數(shù)（結(jié)構(gòu)體）
ngx_pool_cleanup_t
*
ngx_pool_cleanup_add
(
ngx_pool_t
*
p
,
size_t size
);
這個(gè)過程和我們之前經(jīng)常使用的有些區(qū)別， 他首先在傳入的內(nèi)存池中分配這個(gè)結(jié)構(gòu)的空間（包括data段）， 然后將為結(jié)構(gòu)體分配的空間返回， 通過操作返回的ngx_pool_cleanup_t結(jié)構(gòu)來添加回叫的實(shí)現(xiàn)。 ( 這個(gè)過程在nginx里面出現(xiàn)的比較多，也就是 xxxx_add 操作通常不是實(shí)際的添加操作，而是分配空間并返回一個(gè)指針，后續(xù)我們還要通過操作指針指向的空間來實(shí)現(xiàn)所謂的add )
下面是內(nèi)存操作的一些例子 demo/basic_types/mem_op.c
#include
<stdio.h>
#include
"ngx_config.h"
#include
"ngx_conf_file.h"
#include
"nginx.h"
#include
"ngx_core.h"
#include
"ngx_string.h"
#include
"ngx_palloc.h"
volatile
ngx_cycle_t ?
*
ngx_cycle
;
void
ngx_log_error_core
(
ngx_uint_t level
,
ngx_log_t
*
log
,
ngx_err_t err
,
? ? ? ? ? ?
const
char
*
fmt
,
...)
{
}
typedef
struct
example_s
{
? ?
int
a
;
? ?
char
*
b
;
}
example_t
;
int
main
()
{
? ? ngx_pool_t
*
pool
;
? ? example_t
*
exp
;
? ?
char
*
s
;
? ? pool
=
ngx_create_pool
(
5000
,
NULL
);
? ? printf
(
"available pool regular pool free size is %d now\n"
,
(
ngx_uint_t
)
(
pool
->
d
.
end
-
pool
->
d
.
last
));
? ? exp
=
ngx_palloc
(
pool
,
sizeof
(
example_t
))
;
? ? s
=
ngx_palloc
(
pool
,
sizeof
(
"hello,world"
));
? ? printf
(
"available pool regular pool free size is %d now\n"
,
(
ngx_uint_t
)
(
pool
->
d
.
end
-
pool
->
d
.
last
));
? ? exp
->
a
=
1
;
? ? exp
->
b
=
s
;
? ? strcpy
(
s
,
"hello,world"
);
? ? printf
(
"pool max is %d\n"
,
pool
->
max
);
? ? printf
(
"exp->a is %d, exp->b is %s\n"
,
exp
->
a
,
exp
->
b
);
? ? ngx_destroy_pool
(
pool
);
? ?
return
0
;
}
編譯運(yùn)行結(jié)果
gcc ?
-
c
-
O
-
pipe ?
-
O
-
W
-
Wall
-
Wpointer
-
arith
-
Wno
-
unused
-
parameter
-
Wunused
-
function
-
Wunused
-
variable
-
Wunused
-
value
-
Werror
-
g
-
I
../../../
objs
/
-
I
../../
os
/
unix
/
mem_op
.
c
-
I
../../
core
/
-
I
../../
event
/
-
I
../../
os
/
-
o mem_op
.
o
?gcc
-
o mem_op mem_op
.
o
../../../
objs
/
src
/
core
/
ngx_
{
string
,
palloc
}.
o
../../../
objs
/
src
/
os
/
unix
/
ngx_alloc
.
o
-
lcrypt
-
lpcre
-
lcrypto
-
lz
rainx@rainx
-
laptop
:~/
land
/
nginx
-
0.7
.
61
/
src
/
demo
/
basic_types$
./
mem_op
available pool regular pool free size
is
4960
now
available pool regular pool free size
is
4940
now
pool max
is
4960
exp
->
a
is
1
,
exp
->
b
is
hello
,
world
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