1.源代码位置
头文件：http://trac.nginx.org/nginx/browser/nginx/src/core/ngx_palloc.h
源文件：http://trac.nginx.org/nginx/browser/nginx/src/core/ngx_palloc.c
2.数据结构定义
先来学习一下nginx内存池的几个主要数据结构：
ngx_pool_data_t（内存池数据块结构）
1: typedef struct {
2: u_char *last;
3: u_char *end;
4: ngx_pool_t *next;
5: ngx_uint_t failed;
6: } ngx_pool_data_t;
- last：是一个unsigned char 类型的指针，保存的是/当前内存池分配到末位地址，即下一次分配从此处开始。
- end：内存池结束位置；
- next：内存池里面有很多块内存，这些内存块就是通过该指针连成链表的，next指向下一块内存。
- failed：内存池分配失败次数。
ngx_pool_s（内存池头部结构）
1: struct ngx_pool_s {
2: ngx_pool_data_t d;
3: size_t max;
4: ngx_pool_t *current;
5: ngx_chain_t *chain;
6: ngx_pool_large_t *large;
7: ngx_pool_cleanup_t *cleanup;
8: ngx_log_t *log;
9: };
- d：内存池的数据块；
- max：内存池数据块的最大值；
- current：指向当前内存池；
- chain：该指针挂接一个ngx_chain_t结构；
- large：大块内存链表，即分配空间超过max的情况使用；
- cleanup：释放内存池的callback
- log：日志信息
由ngx_pool_data_t和ngx_pool_t组成的nginx内存池结构如下图所示：
3.相关函数介绍
在分析内存池方法前，需要对几个主要的内存相关函数作一下介绍:
ngx_alloc：（只是对malloc进行了简单的封装）
1: void *
3: {void *p;5:6: p = malloc(size);if (p == NULL) {8: ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, log, ngx_errno,"malloc(%uz) failed", size);10: }11:"malloc: %p:%uz", p, size);13:return p;2: ngx_calloc(size_t size, ngx_log_t *log)4: void *p;5:6: p = ngx_alloc(size, log);7:if (p) {9: ngx_memzero(p, size);10: }11:return p;void) memset(buf, 0, n)
ngx_free ：
1: #define ngx_free free
ngx_memalign：
1: void *
3: {void *p;int err;6:7: err = posix_memalign(&p, alignment, size);8:if (err) {10: ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, log, err,"posix_memalign(%uz, %uz) failed", alignment, size);12: p = NULL;13: }14:15: ngx_log_debug3(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, log, 0,"posix_memalign: %p:%uz @%uz", p, size, alignment);17:return p;19: }
-
这里alignment主要是针对部分unix平台需要动态的对齐，对POSIX 1003.1d提供的posix_memalign( )进行封装，在大多数情况下，编译器和C库透明地帮你处理对齐问题。nginx中通过宏NGX_HAVE_POSIX_MEMALIGN来控制；调用posix_memalign( )成功时会返回size字节的动态内存，并且这块内存的地址是alignment的倍数。参数alignment必须是2的幂，还是void指针的大小的倍数。返回的内存块的地址放在了memptr里面，函数返回值是0.
-
4.内存池基本操作
- 内存池对外的主要方法有：
-
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); 内存申请（对齐） void * ngx_palloc(ngx_pool_t *pool, size_t size); 内存申请（不对齐） void * ngx_pnalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size); 内存清除 ngx_int_t ngx_pfree(ngx_pool_t *pool, void *p); -
4.1 创建内存池ngx_create_pool
ngx_create_pool用于创建一个内存池，我们创建时，传入我们的需要的初始大小：
-
1: ngx_pool_t *
3: {4: ngx_pool_t *p;
5:
//以16（NGX_POOL_ALIGNMENT）字节对齐分配size内存
7: p = ngx_memalign(NGX_POOL_ALIGNMENT, size, log);
if (p == NULL) {return NULL;
10: }
11:
//初始状态：last指向ngx_pool_t结构体之后数据取起始位置
sizeof(ngx_pool_t);
//end指向分配的整个size大小的内存的末尾
15: p->d.end = (u_char *) p + size;
16:
17: p->d.next = NULL;
18: p->d.failed = 0;
19:
sizeof(ngx_pool_t);
//#define NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL (ngx_pagesize - 1)，内存池最大不超过4095，x86中页的大小为4K
22: p->max = (size < NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL) ? size : NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL;
23:
24: p->current = p;
25: p->chain = NULL;
26: p->large = NULL;
27: p->cleanup = NULL;
28: p->log = log;
29:
return p;
31: }
-
nginx对内存的管理分为大内存与小内存，当某一个申请的内存大于某一个值时，就需要从大内存中分配空间，否则从小内存中分配空间。
-
nginx中的内存池是在创建的时候就设定好了大小，在以后分配小块内存的时候，如果内存不够，则是重新创建一块内存串到内存池中，而不是将原有的内存池进行扩张。当要分配大块内存是，则是在内存池外面再分配空间进行管理的，称为大块内存池。
-
4.2 内存申请 ngx_palloc
-
1: void *
3: {4: u_char *m;
5: ngx_pool_t *p;
6:
//如果申请的内存大小小于内存池的max值
if (size <= pool->max) {9:
10: p = pool->current;
11:
do {//对内存地址进行对齐处理
14: m = ngx_align_ptr(p->d.last, NGX_ALIGNMENT);
15:
//如果当前内存块够分配内存，则直接分配
if ((size_t) (p->d.end - m) >= size)
18: {19: p->d.last = m + size;
20:
return m;
22: }
23:
//如果当前内存块有效容量不够分配，则移动到下一个内存块进行分配
25: p = p->d.next;
26:
while (p);
28:
//当前所有内存块都没有空闲了，开辟一块新的内存，如下2详细解释
return ngx_palloc_block(pool, size);
31: }
32:
//分配大块内存
return ngx_palloc_large(pool, size);
1: #define ngx_align_ptr(p, a) \
2: (u_char *) (((uintptr_t) (p) + ((uintptr_t) a - 1)) & ~((uintptr_t) a - 1))
2、开辟一个新的内存块 ngx_palloc_block(ngx_pool_t *pool, size_t size)
这个函数是用来分配新的内存块，为pool内存池开辟一个新的内存块，并申请使用size大小的内存；
1: static void *
3: {4: u_char *m;
5: size_t psize;
new;
7:
//计算内存池第一个内存块的大小
9: psize = (size_t) (pool->d.end - (u_char *) pool);
10:
//分配和第一个内存块同样大小的内存块
12: m = ngx_memalign(NGX_POOL_ALIGNMENT, psize, pool->log);
if (m == NULL) {return NULL;
15: }
16:
new = (ngx_pool_t *) m;
18:
//设置新内存块的end
new->d.end = m + psize;
new->d.next = NULL;
new->d.failed = 0;
23:
//将指针m移动到d后面的一个位置，作为起始位置
sizeof(ngx_pool_data_t);
//对m指针按4字节对齐处理
27: m = ngx_align_ptr(m, NGX_ALIGNMENT);
//设置新内存块的last，即申请使用size大小的内存
new->d.last = m + size;
30:
//这里的循环用来找最后一个链表节点，这里failed用来控制循环的长度，如果分配失败次数达到5次，就忽略，不需要每次都从头找起
for (p = pool->current; p->d.next; p = p->d.next) {if (p->d.failed++ > 4) {34: pool->current = p->d.next;
35: }
36: }
37:
new;
39:
return m;
void *
3: {void *p;
5: ngx_uint_t n;
6: ngx_pool_large_t *large;
7:
// 直接在系统堆中分配一块大小为size的空间
9: p = ngx_alloc(size, pool->log);
if (p == NULL) {return NULL;
12: }
13:
14: n = 0;
15:
// 查找到一个空的large区，如果有，则将刚才分配的空间交由它管理
for (large = pool->large; large; large = large->next) {if (large->alloc == NULL) {19: large->alloc = p;
return p;
21: }
//为了提高效率， 如果在三次内没有找到空的large结构体，则创建一个
if (n++ > 3) {break;
25: }
26: }
27:
28:
sizeof(ngx_pool_large_t));
if (large == NULL) {31: ngx_free(p);
return NULL;
33: }
34:
//将large链接到内存池
36: large->alloc = p;
37: large->next = pool->large;
38: pool->large = large;
39:
return p;
-
4.3 内存池重置 ngx_reset_pool
1: void
3: {4: ngx_pool_t *p;
5: ngx_pool_large_t *l;
6:
//释放大块内存
for (l = pool->large; l; l = l->next) {if (l->alloc) {10: ngx_free(l->alloc);
11: }
12: }
13:
// 重置所有小块内存区
for (p = pool; p; p = p->d.next) {sizeof(ngx_pool_t);
17: p->d.failed = 0;
18: }
19:
20: pool->current = pool;
21: pool->chain = NULL;
22: pool->large = NULL;
23: }
4.4 内存池释放 ngx_pfree
-
- 1: ngx_int_t
3: {4: ngx_pool_large_t *l;
5:
//只检查是否是大内存块，如果是大内存块则释放
for (l = pool->large; l; l = l->next) {if (p == l->alloc) {9: ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, pool->log, 0,
"free: %p", l->alloc);
11: ngx_free(l->alloc);
12: l->alloc = NULL;
13:
return NGX_OK;
15: }
16: }
17:
return NGX_DECLINED;
struct ngx_pool_cleanup_s ngx_pool_cleanup_t;
2:
4: ngx_pool_cleanup_pt handler;
void *data;
6: ngx_pool_cleanup_t *next;
7: };
其中
- handler：是回调函数指针；
- data：回调时，将此数据传入回调函数；
next：//指向下一个回调函数结构体；
如果我们需要添加自己的回调函数，则需要调用ngx_pool_cleanup_add来得到一个ngx_pool_cleanup_t，然后设置handler为我们的清理函数，并设置data为我们要清理的数据。这样在ngx_destroy_pool中会循环调用handler清理数据；
1: ngx_pool_cleanup_t *
3: {4: ngx_pool_cleanup_t *c;
5:
//分配ngx_pool_cleanup_t
sizeof(ngx_pool_cleanup_t));
if (c == NULL) {return NULL;
10: }
11:
//给data分配内存
if (size) {14: c->data = ngx_palloc(p, size);
if (c->data == NULL) {return NULL;
17: }
18:
else {20: c->data = NULL;
21: }
22:
//将回掉函数链入内存池
24: c->handler = NULL;
25: c->next = p->cleanup;
26:
27: p->cleanup = c;
28:
"add cleanup: %p", c);
30:
return c;
-
4.6 内存池销毁 ngx_destroy_pool
1: void
3: {4: ngx_pool_t *p, *n;
5: ngx_pool_large_t *l;
6: ngx_pool_cleanup_t *c;
7:
//依次调用外部析构回调函数
for (c = pool->cleanup; c; c = c->next) {if (c->handler) {11: ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, pool->log, 0,
"run cleanup: %p", c);
13: c->handler(c->data);
14: }
15: }
16:
//释放大块内存
for (l = pool->large; l; l = l->next) {19:
"free: %p", l->alloc);
21:
if (l->alloc) {23: ngx_free(l->alloc);
24: }
25: }
//释放小块内存
for (p = pool, n = pool->d.next; /* void */; p = n, n = n->d.next) {28: ngx_free(p);
29:
if (n == NULL) {break;
32: }
33: }
时间： 2024-11-03 03:42:17