剖析Nginx内存池（重要类型定义和创建内存池函数）

剖析Nginx内存池（重要类型定义和创建内存池函数）

重要宏

内存池的设计，一般都会有大小内存的分界线

SGI STL内存池的应用场景主要是容器内存的分配释放，而Nginx是一个http服务器，包含了很多重要的模块，它的内存池是提供给所有模块使用的，它的大小内存的分界线是一个页面的大小，也就是4K，比SGI STL的128字节大的多。

• NGX_DEFAULT_POOL_SIZE：内存池的默认大小，为16K
• NGX_POOL_ALIGNMENT：内存对齐单位，为16
• NGX_MIN_POOL_SIZE：内存池最小的大小，其定义用到了另一个宏，该宏定义为：

#define ngx_align(d, a)     (((d) + (a - 1)) & ~(a - 1))

这个宏的作用和SGI STL中的_S_round_up函数作用一样，用来提升到最邻近对齐字节倍数。其中的ngx_pool_t类型和ngx_pool_large_t类型后面再介绍，在这只需理解这个宏的作用即可。

重要函数

//创建内存池
ngx_pool_t *ngx_create_pool(size_t size, ngx_log_t *log);
//销毁内存池
void ngx_destroy_pool(ngx_pool_t *pool);
//重置内存池
void ngx_reset_pool(ngx_pool_t *pool);

//分配内存，考虑内存对齐
void *ngx_palloc(ngx_pool_t *pool, size_t size);
//分配内存，不考虑内存对齐
void *ngx_pnalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size);
//分配内存并初始化为0
void *ngx_pcalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size);
//释放内存
ngx_int_t ngx_pfree(ngx_pool_t *pool, void *p);

重要struct

//小块内存链表普通节点
typedef struct {
    u_char               *last;
    u_char               *end;
    ngx_pool_t           *next;
    ngx_uint_t            failed;
} ngx_pool_data_t;

//大块内存头部记录
typedef struct ngx_pool_large_s  ngx_pool_large_t;
struct ngx_pool_large_s {
    ngx_pool_large_t     *next;
    void                 *alloc;
};

//内存池头部信息
typedef struct ngx_pool_s ngx_pool_t;
struct ngx_pool_s {
    ngx_pool_data_t       d;
    size_t                max;
    ngx_pool_t           *current;
    ngx_chain_t          *chain;
    ngx_pool_large_t     *large;
    ngx_pool_cleanup_t   *cleanup;
    ngx_log_t            *log;
};

内存池创建函数

先来看创建内存池ngx_pool_t *ngx_create_pool(size_t size, ngx_log_t *log);的函数定义：

ngx_pool_t *
ngx_create_pool(size_t size, ngx_log_t *log)
{
    ngx_pool_t  *p;

    p = ngx_memalign(NGX_POOL_ALIGNMENT, size, log);
    if (p == NULL) {
        return NULL;
    }

    p->d.last = (u_char *) p + sizeof(ngx_pool_t);
    p->d.end = (u_char *) p + size;
    p->d.next = NULL;
    p->d.failed = 0;

    size = size - sizeof(ngx_pool_t);
    p->max = (size < NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL) ? size : NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL;

    p->current = p;
    p->chain = NULL;
    p->large = NULL;
    p->cleanup = NULL;
    p->log = log;

    return p;
}

首先从堆申请内存，Nginx用两个宏来确定是否字节对齐，如果申请失败则输出错误日志，然后返回空指针。

申请成功则用一个ngx_pool_t 类型的指针指向申请内存的起始地址，ngx_pool_t类型是用来记录一个内存池的状态的头信息，一个ngx_pool_t对应一个内存池。
然后把ngx_pool_t的d.last和d.end成员分别指向申请内存块的起始地址和末尾地址；d.next 表示下块小块内存池，初始化为 NULL，d.failed 表示小块内存申请失败的次数，初始化为 0；max记录小块内存池的最大大小，不超过4095也就是一个页面的大小。current表示分配小块内存的当前块，初始化为内存池头。其初始化结构如下图：