Nginx基本数据结构之ngx_array_t

理解NGINX内部数组结构ngx_array_t
本文深入解析了NGINX内部使用的数组结构ngx_array_t,包括其定义、关键属性及其相关操作函数。重点阐述了如何通过ngx_array_create创建数组、ngx_array_destroy销毁数组、以及如何在数组上追加元素等核心功能。

ngx_array_t是nginx内部使用的数组结构。nginx的数组结构在存储上与大家认知的C语言内置的数组有相似性,比如实际上存储数据的区域也是一大块连续的内存。但是数组除了存储数据的内存以外还包含一些元信息来描述相关的一些信息。下面我们从数组的定义上来详细的了解一下。ngx_array_t的定义位于src/core/ngx_array.c|h里面。

typedef struct ngx_array_s       ngx_array_t;
struct ngx_array_s {
    void        *elts;
    ngx_uint_t   nelts;
    size_t       size;
    ngx_uint_t   nalloc;
    ngx_pool_t  *pool;
};
elts:指向实际的数据存储区域。
nelts:数组实际元素个数。
size:数组单个元素的大小,单位是字节。
nalloc:数组的容量。表示该数组在不引发扩容的前提下,可以最多存储的元素的个数。当nelts增长到达nalloc 时,如果再往此数组中存储元素,则会引发数组的扩容。数组的容量将会扩展到原有容量的2倍大小。实际上是分配新的一块内存,新的一块内存的大小是原有内存大小的2倍。原有的数据会被拷贝到新的一块内存中。
pool:该数组用来分配内存的内存池。

下面介绍ngx_array_t相关操作函数。

ngx_array_t *ngx_array_create(ngx_pool_t *p, ngx_uint_t n, size_t size);

创建一个新的数组对象,并返回这个对象。

p:数组分配内存使用的内存池;
n:数组的初始容量大小,即可以在不扩容的情况下最多可以容纳的元素个数。
size:单个元素的大小,单位是字节。
void ngx_array_destroy(ngx_array_t *a);

销毁该数组对象,并释放其分配的内存回内存池。

void *ngx_array_push(ngx_array_t *a);

在数组a上新追加一个元素,并返回指向新元素的指针。需要把返回的指针使用类型转换,转换为具体的类型,然后再给新元素本身或者是各字段(如果数组的元素是复杂类型)赋值。

void *ngx_array_push_n(ngx_array_t *a, ngx_uint_t n);

在数组a上追加n个元素,并返回指向这些追加元素的首个元素的位置的指针。

static ngx_inline ngx_int_t ngx_array_init(ngx_array_t *array, ngx_pool_t *pool, ngx_uint_t n, size_t size);

如果一个数组对象是被分配在堆上的,那么当调用ngx_array_destroy销毁以后,如果想再次使用,就可以调用此函数。

如果一个数组对象是被分配在栈上的,那么就需要调用此函数,进行初始化的工作以后,才可以使用。

注意事项: 数组在扩容时,旧的内存不会被释放,会造成内存的浪费。因此,最好能提前规划好数组的容量,在创建或者初始化的时候一次搞定,避免多次扩容,造成内存浪费。

<think>嗯,用户之前问过关于nginxngx_queue_t的使用,现在接着问ngx_array_t的应用场景。看来他们对nginx内部数据结构比较感兴趣,可能是想深入了解nginx的设计原理,或者在做相关的性能优化、模块开发。 首先,我需要回忆一下ngx_array_t的结构和特点。ngx_array_t是nginx中一个动态数组的实现,和ngx_queue_t不同,它提供的是连续内存存储,支持动态扩容。那用户可能想知道在哪些具体模块或功能中会用到这个结构,以及它的优势在哪里。 接下来,我应该考虑用户的实际需求。他们可能是在开发自己的nginx模块,或者优化现有配置,需要了解何时使用数组结构更合适。比如,处理HTTP头部、管理配置块、存储upstream服务器列表等场景,这些地方需要高效的连续内存访问和动态扩展能力,而ngx_array_t正好满足这些需求。 然后,要比较ngx_array_t和其他数据结构(如ngx_list_t或ngx_queue_t)的区别,帮助用户理解为什么在某些情况下选择数组更合适。比如,当需要快速随机访问元素时,数组比链表更有优势,而动态扩容的特性又比静态数组灵活。 还要注意用户可能的误区,例如是否了解ngx_array_t的扩容机制(每次翻倍),以及内存分配对性能的影响。这些点应该在回答中提到,作为实践建议,帮助用户正确使用该结构。 另外,用户之前的回答结构比较清晰,分点说明,所以这次也应该保持类似的格式,比如先定义结构,再讲运行机制,然后应用场景,最后优势对比和实践建议。这样用户容易理解,也符合他们之前的接受习惯。 最后,要确保回答准确,参考nginx源码中的实际使用例子,比如http模块中的headers数组,配置解析时的存储结构等,增强可信度。同时,语言要简洁明了,避免过于技术化的术语,但必要的术语需要保留,因为用户显然具备一定的背景知识。</think>Nginx的`ngx_array_t`是一个动态数组实现,它结合了静态数组的高效访问和动态内存管理的灵活性。我们可以从数据结构特性、应用场景和性能优势三个层面进行解析: $$\text{ngx\_array\_t 核心定义}$$ ```c typedef struct { void *elts; // 数组首地址 ngx_uint_t nelts; // 当前元素数量 size_t size; // 单个元素大小 ngx_uint_t nalloc; // 预分配容量 ngx_pool_t *pool; // 内存池指针 } ngx_array_t; ``` 一、运行机制特性 1. **内存预分配策略**:初始化时预分配`nalloc`个元素空间,扩容时容量翻倍 ```c // 扩容逻辑示例 if (array->nelts == array->nalloc) { new_nalloc = array->nalloc * 2; // 容量倍增策略 new_elts = ngx_palloc(array->pool, new_nalloc * array->size); ngx_memcpy(new_elts, array->elts, array->nalloc * array->size); array->elts = new_elts; array->nalloc = new_nalloc; } ``` 2. **零初始化成本**:通过内存池直接获取连续内存块,无单独初始化步骤 3. **类型安全访问**:通过`ngx_array_push`等宏实现类型安全的元素操作 ```c #define ngx_array_push(a) \ (a->nelts == a->nalloc) ? NULL : &((u_char*)a->elts)[a->size * a->nelts++] ``` 二、典型应用场景 1. **HTTP头部处理**:存储`ngx_table_elt_t`结构组成的HTTP头字段 ```c // http/ngx_http_request.h struct ngx_http_request_s { ngx_array_t headers_in; // 接收的请求头数组 ngx_array_t headers_out; // 输出的响应头数组 // ... }; ``` 2. **配置解析**:存储模块配置结构,如`ngx_http_core_loc_conf_t`中的location数组 3. **过滤器链**:HTTP响应体过滤器的有序存储(如gzip、chunked等过滤器) 4. **变量存储**:`ngx_http_variable_t`结构数组管理所有注册的HTTP变量 5. **Upstream服务器组**:存储后端服务器地址列表(`ngx_http_upstream_server_t`) 三、性能优势对比 | 场景 | 传统动态数组 | ngx_array_t | |-----------------------|-------------------------|------------------------------| | 内存分配 | 频繁调用malloc/free | 基于内存池批量预分配 | | 访问效率 | 指针间接访问 | 连续内存直接寻址 | | 扩容代价 | 可能涉及全量数据拷贝 | 倍增策略减少拷贝频率 | | 缓存友好性 | 局部性较差 | 连续内存提升CPU缓存命中率 | 四、实践建议 1. **适用场景**: - 元素类型统一且需要快速随机访问 - 需要动态增长但扩容频率可控的场景 - 对内存连续性有要求的操作(如网络IO缓冲区) 2. **注意事项**: - 初始化时合理设置`nalloc`预分配数量(通常设置为典型场景的预期最大值) - 避免在循环中频繁调用`ngx_array_push`(可能触发多次扩容) - 优先用于生命周期相同的对象集合(如单个HTTP请求周期内) 例如在处理HTTP请求时,Nginx会使用`ngx_array_t`存储接收到的请求头,其性能优势体现在: - 头字段数量动态变化时自动扩容 - 连续内存布局加速头字段遍历(时间复杂度$O(n)$但实际效率接近$O(1)$) - 内存池管理确保请求结束后批量释放,避免内存泄漏 这种设计使Nginx在处理数万个并发连接时,仍能保持高效的内存使用率和稳定的性能表现。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值