Nginx 内存池管理

最新推荐文章于 2022-09-02 10:11:38 发布

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#Nginx内存池

概述

Nginx 使用内存池对内存进行管理，内存管理的实现类似于前面文章介绍的《STL源码剖析——空间配置器》，把内存分配归结为大内存分配 和小内存分配。若申请的内存大小比同页的内存池最大值 max 还大，则是大内存分配，否则为小内存分配。

大块内存的分配请求不会直接在内存池上分配内存来满足请求，而是直接向系统申请一块内存（就像直接使用 malloc 分配内存一样），然后将这块内存挂到内存池头部的 large 字段下。
小块内存分配，则是从已有的内存池数据区中分配出一部分内存。

Nginx 内存管理相关文件：

src/os/unix/ngx_alloc.h/.c
- 内存相关的操作，封装了最基本的内存分配函数。
- 如 free / malloc / memalign / posix_memalign，分别被封装为 ngx_free，ngx_alloc / ngx_calloc, ngx_memalign
  - ngx_alloc：封装malloc分配内存
  - ngx_calloc：封装malloc分配内存，并初始化空间内容为0
  - ngx_memalign：返回基于一个指定 alignment 的大小为 size 的内存空间，且其地址为 alignment 的整数倍，alignment 为2的幂。
src/core/ngx_palloc.h/.c
- 封装创建/销毁内存池，从内存池分配空间等函数。

Nginx 内存分配总流图如下： 其中 size 是用户请求分配内存的大小，pool是现有内存池。

内存池基本结构

Nginx 内存池基本结构定义如下：

/* 内存池结构 */
/* 文件 core/ngx_palloc.h */
typedef struct {/* 内存池数据结构模块 */
    u_char               *last; /* 当前内存分配的结束位置，即下一段可分配内存的起始位置 */
    u_char               *end;  /* 内存池的结束位置 */
    ngx_pool_t           *next; /* 指向下一个内存池 */
    ngx_uint_t            failed;/* 记录内存池内存分配失败的次数 */
} ngx_pool_data_t;  /* 维护内存池的数据块 */


struct ngx_pool_s {/* 内存池的管理模块，即内存池头部结构 */
    ngx_pool_data_t       d;    /* 内存池的数据块 */
    size_t                max;  /* 内存池数据块的最大值 */
    ngx_pool_t           *current;/* 指向当前内存池 */
    ngx_chain_t          *chain;/* 指向一个 ngx_chain_t 结构 */
    ngx_pool_large_t     *large;/* 大块内存链表，即分配空间超过 max 的内存 */
    ngx_pool_cleanup_t   *cleanup;/* 析构函数，释放内存池 */
    ngx_log_t            *log;/* 内存分配相关的日志信息 */
};
/* 文件 core/ngx_core.h */
typedef struct ngx_pool_s   ngx_pool_t;
typedef struct ngx_chain_s  ngx_chain_t;

大块内存分配的数据结构如下：

typedef struct ngx_pool_large_s ngx_pool_large_t;  

struct ngx_pool_large_s{  
          ngx_pool_large_t  *next;    //指向下一块大块内存  
          void    *alloc;             //指向分配的大块内存  
};

其他数据结构如下：

typedef void (*ngx_pool_cleanup_pt)(void *data);    //cleanup的callback类型  

typedef struct ngx_pool_cleanup_s ngx_pool_cleanup_t;  
 
struct ngx_pool_cleanup_s{  
    ngx_pool_cleanup_pt handler;  
    void    *data;              //指向要清除的数据  
    ngx_pool_cleanup_t *next;   //下一个cleanup callback  
};  
  
 
typedef struct {  
    ngx_fd_t   fd;  
    u_char    *name;  
    ngx_log_t *log;  
} ngx_pool_cleanup_file_t;

内存池基本机构之间的关系如下图所示：