【项目日记(七】申请内存过程联调-优快云博客

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前言

本期主要将 thread cache、central cache、page cache 三层申请内存的过程进行联调一遍，让申请的逻辑走通！

ConcurrentAlloc函数

将thread cache、central cache以及page cache的申请流程写通了之后，我们可以向外面提供一个ConcurrentAlloc的接口函数，用于供线程获取内存对象。每个线程第一次调用该函数时会先通过TLS获取自己专属的 thread cache，后面每个线程都会去他自己的thread cache 中获取对象。

static void* ConcurrentAlloc(size_t size)
{
	// 第一次调用时，通过 TLS 让每个线程获取自己专属的 thread cache 对象
	if (pTLSThreadCache == nullptr)
	{
		pTLSThreadCache = new ThreadCache;
	}
	// 到自己的thread cache 获取内存对象
	return pTLSThreadCache->Allocate(size);
}

我们上期有一个地方有问题，忘了没说：我们在page cache申请NPAGES-1页的大块内存时，使用的是当时在定长内存池的 SystemAlloc 函数，因为我们这是在Win平台，所以条件编译会把 Windows.h 放出来，这就会导致慢返回调节算法那里的 std::min有问题。

原因是：在C++的algorithm头文件中有一个min函数，这是一个函数模板，而在Windows.h头文件中也有一个min，这是一个宏。由于调用函数模板时需要进行参数类型的推演，因此当我们调用min函数时，编译器会优先匹配Windows.h当中以宏的形式实现的min，此时当我们以std::min的形式调用min函数时就会产生报错，这就是没有用命名空间进行封装的坏处，这时我们只能选择将std::去掉，让编译器调用Windows.h当中的min。

申请内存过程联调（一）

由于在多线程环境下每个线程的时间片是不可控的，直接以上来就用多线程调试就会很麻烦。所以我们这里先使用主线程来调试，先看看在单线程的情况下代码的执行逻辑是否符合我们的预期，其次我们这里只需要简单的观察任意一个桶就可以了。这里就选择观察第一个桶！

下面主线程进行三次内存的申请，他们最终都会对其到8字节也就是0号桶

void TestConcurrentAlloc1()
{
	void* p1 = ConcurrentAlloc(6);
	void* p2 = ConcurrentAlloc(8);
	void* p3 = ConcurrentAlloc(1);
}

当线程第一次申请内存的时候，该线程需要通过 TLS 创还能自己的thread cache 对象，然后通过这个thread cache 进行内存对象的申请。

然后根据thread cache 对象去申请size大小的对象，这里会根据内存对齐规则对齐到8字节，并会映射到thread cache 的0号桶。因为第一次thread cache 的 0号桶中是空的，所以此时就需要

去central cache 中对应的桶去申请了。

在向central cache申请内存块前，首先通过NumMoveSize函数计算得出，thread cache一次最多可向central cache申请8字节大小对象的个数是512，但由于我们采用的是慢开始算法，所以还需要将上限值512与自由链表中的_maxSize 比较，由于是第一次 _maxSize是1，所以最终像central cache申请的内存个数就是 1个

完成之后，会将自由链表中的_maxSize 自增 1，也就是下次向 central cache申请时，就会申请2个

在thread cache向central cache 获取对象之前，为了避免出现线程安全问题，需要先对central cache对应的哈希桶位置进行加桶锁，这里就是对 0 号桶加锁。

在central cache 的0号桶中获取一个非空的span 时，此时第一次所以是没有的，因此就需要去page cache 层获取。这里为了避免还回来内存对象需要等到锁，所以我们在去page cache层申请大块的页内存时，就需要把这个桶锁给解了

然后去page cache 申请大页的内存时，因为是需要遍历后面的桶的，所以直直接整体加互斥锁，等用完了解锁，分割。

加完锁后就去page cache层申请大页对象，因为我们有可能某个线程申请的频次已经达到上限了，所以我们一次给central cache 的大页内存至少得够一个线程单次申请的上限数即这里就是512，然后用上限数乘以单个对象的大小就是所需上限对象个数的总字节数，这里就是512*8=4096字节，我们在使用总字节数除以一页的大小就是对应应该申请几页了，这里就是 4096 / 8K = 0，我们的策略是至少给 1 页