内存池的实现

内存池通过预分配和统一管理内存,解决了malloc/free带来的开销大、内存碎片及潜在的内存泄露问题。本文介绍了内存池的基本原理,包括内存跟踪策略、申请与释放策略,并提到了一个具体的内存池实现,其特点是按需分配、动态管理内存,适用于内存块大小固定且申请释放频率均衡的场景。还提及了Apache服务器的内存池实现作为应用实例。

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1.内存池要解决什么问题?

直接用malloc/free进行内存的申请和释放,有一些弊端,比如开销比较大,在申请的时候会根据最优匹配算法找到一个空闲的内存,在释放的时候可能需要合并空闲的内存块,这些都设计到开销;第二个会产生大量的内存碎片,影响效率;第三个,可能发生内存泄露。

而用内存池代替malloc/free去分配内存,是在内存池中查找合适的内存块,而不是直接的向操作系统申请。它有几个优点

1)比Malloc和free申请和释放内存块

2)不会产生或者很难产生内存碎片

3)可以避免内存泄露


2.一个实现

http://blog.youkuaiyun.com/chencheng126/article/details/45576203


内存池实现架构

pool

list

block

1)内存跟踪策略。

多申请12字节的空间,分别存list指针,used指针和一个效验码。这样我们可以很快的得到内存所在的List和block。下图箭头指向的才是内存开真正开始的地方。

结点头12字节说明

2)内存申请和释放的策略

申请。

遍历List,看看是否有匹配的size。

如果有,free是否为NULL(就是看free链表上还有没有可以分的)。

如果为NULL,则malloc分配内存,挂到used尾部

如果不为NULL,将对应free节点取下,放到used尾部

如果没有,新建一个List,用malloc新分配内存,并且置于该List的used链表尾部

释放。

根据内存跟踪策略,获取List和Used指针,将它从used链表中删除,并且放到free链表中去


3)这个实现的特点

程序启动后并没有分配内存块,而是在程序运行时按照需求进行分配

对内存大小的申请,并没有做限制,对每一个size创建一个链表进行管理

没有限定内存池大小的功能


4)应用场景

程序所申请的内存块大小比较固定(比如只申请/释放1024bytes或2048bytes的内存),申请和释放的频率基本保持一致(因申请多而释放少会占用过多内存,最终导致系统崩溃)。


2.Apache服务器的内存池实现

可以参考如下的链接

http://blog.youkuaiyun.com/chencheng126/article/details/45576227




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