PHP-Internals-Book：深入理解Zend内存管理器(ZendMM)
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ph/PHP-Internals-Book 概述
Zend内存管理器（Zend Memory Manager，简称ZendMM或ZMM）是PHP内核中一个至关重要的组件，它负责管理PHP请求生命周期中的动态内存分配。与传统的libc内存分配器不同，ZendMM专门为PHP的请求处理模型设计，提供了更高效、更安全的内存管理机制。
PHP中的两种内存分配类型
在PHP内核开发中，我们需要理解两种基本的内存分配类型：
-
请求绑定内存(Request-bound memory)
- 仅在处理请求期间有效
- 使用ZendMM API分配（如emalloc/efree）
- 占PHP内存分配的95%以上
- 请求结束时自动释放
- 支持内存泄漏检测
-
持久内存(Persistent memory)
- 跨请求保持有效
- 使用传统libc分配（malloc/free）
- 使用场景较少
- 需要手动管理
- 不支持自动泄漏检测
// 请求绑定内存分配示例
zend_string *str = zend_string_init("hello", 5, 0);
// 持久内存分配示例
zend_string *pstr = zend_string_init("world", 5, 1);
ZendMM核心API
ZendMM提供了一组与libc类似的API，但针对PHP进行了优化：
| 函数 | 描述 | 对应libc函数 |
|---|---|---|
| emalloc() | 分配内存 | malloc() |
| efree() | 释放内存 | free() |
| ecalloc() | 分配并清零内存 | calloc() |
| erealloc() | 重新分配内存 | realloc() |
| estrdup() | 复制字符串 | strdup() |
| estrndup() | 安全复制字符串 | strndup() |
| safe_emalloc() | 带溢出检查的分配 | - |
最佳实践建议：
- 优先使用ecalloc()而非emalloc()，因为前者会清零内存，有助于调试
- 对不可信来源的数据使用safe_emalloc()防止整数溢出
- 始终使用匹配的释放函数（如emalloc分配的内存必须用efree释放）
内存管理特性
1. 内存限制管理
ZendMM是PHP内存限制功能的基础实现：
- 跟踪所有请求绑定内存分配
- 当达到memory_limit时触发错误处理
- 影响memory_get_usage()的返回值
注意：内存限制错误会导致执行流程跳转，不会返回到分配失败的代码位置。
2. 内存泄漏检测
在调试构建中，ZendMM提供泄漏检测功能：
- 请求结束时扫描未释放的内存块
- 在stderr输出泄漏报告
- 需要满足条件：
- 使用调试构建的PHP
- php.ini中report_memleaks=On
示例泄漏报告：
[Fri Jun 9 16:04:59 2017] Script: '/tmp/test.php'
/path/to/file.c(123): Freeing 0x00007fffeee65000 (128 bytes)
=== Total 1 memory leaks detected ===
限制：
- 不检测持久内存分配
- 异常退出时可能产生误报
- 仅适用于调试构建
内部架构设计
内存组织结构
ZendMM采用分层内存管理策略：
- 堆(Heap) - 每个请求一个，管理所有内存分配
- 块(Chunk) - 2MB大小，包含512个页
- 页(Page) - 4KB大小，存储实际数据
- 箱(Bin) - 管理小内存分配（≤3072字节）
分配策略
ZendMM根据分配大小采用不同策略：
-
小分配(≤3072字节)
- 使用预定义的30种箱大小
- 快速分配，减少碎片
- 示例：8,16,24,...,3072字节
-
大分配(>3072且≤2MB-4KB)
- 直接使用页分配
- 标记为LRUN类型
-
超大分配(>2MB-4KB)
- 使用mmap()直接分配
- 加入huge_list链表管理
生命周期管理
ZendMM的生命周期与PHP进程和请求紧密相关：
-
进程启动时
- 初始化主堆结构
- 分配第一个内存块
-
请求处理期间
- 按需分配新块
- 维护缓存块提高性能
-
请求结束时(RSHUTDOWN)
- 清理请求绑定内存
- 保留常用块缓存
-
模块关闭时(MSHUTDOWN)
- 完全释放所有资源
- 包括缓存块和堆结构
高级用法：自定义处理器
ZendMM允许开发者替换默认的内存处理器：
// 自定义内存处理器示例
void* custom_malloc(size_t size) { /* 实现 */ }
void custom_free(void *ptr) { /* 实现 */ }
PHP_MINIT_FUNCTION(my_ext) {
zend_mm_heap *heap = zend_mm_get_heap();
zend_mm_set_custom_handlers(heap, custom_malloc, custom_free, NULL);
return SUCCESS;
}
注意事项：
- 自定义处理器会改变ZendMM的默认行为
- 需要自行处理内存清理
- 可能影响PHP核心功能
最佳实践总结
- 优先使用请求绑定内存分配
- 仅在必要时使用持久分配
- 选择合适的分配函数（特别是安全版本）
- 在开发阶段利用调试构建检测泄漏
- 理解不同大小分配的性能特征
- 谨慎使用自定义内存处理器
ZendMM是PHP高效内存管理的核心，深入理解其工作原理对于PHP内核开发和扩展编写至关重要。通过合理利用其特性，可以构建出既高效又稳定的PHP应用和扩展。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
