溫馨提示×
您好，登錄后才能下訂單哦！
點擊 登錄注冊 即表示同意《億速云用戶服務條款》
您好，登錄后才能下訂單哦！
這篇文章主要講解了“nginx內存池如何實現”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“nginx內存池如何實現”吧！
最新穩定版本nginx1.20.2。
為了能高效、快速的分配內存，以及減少內存碎片等，nginx實現了自己的內存池基礎組件。
主要實現文件ngx_palloc.h, ngx_palloc.c
typedef struct {
u_char *last;
u_char *end;
ngx_pool_t *next;
ngx_uint_t failed;
} ngx_pool_data_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;
};內存池中第一個成員是一個結構體：
使用ngx_pool_data_t結構體來表示當前內存池信息。
last ：下次開始分配的地址
end: 內存池的結束地址
next: 內存池鏈表，將多個內存池連接起來
max
整個內存池的最大大小
current
指向從當前內存池開始查找可用內存
chain
buffer使用的，這里不涉及
large
當需要的內存大于內存池最大大小時，需要通過malloc直接分配，然后形成鏈表進行組織
cleanup
清理工作的回調鏈表
log
日志句柄
當需要分配的內存比內存池的最大大小都大時，內存池無法滿足分配，所以直接從系統中分配，然后構成一個鏈表進行維護。
typedef struct ngx_pool_large_s ngx_pool_large_t;
struct ngx_pool_large_s {
ngx_pool_large_t *next;
void *alloc;
};有一個回調任務的鏈表，當內存池銷毀時，將依次遍歷此鏈表，逐一回調handler進行清理工作。
typedef void (*ngx_pool_cleanup_pt)(void *data);
typedef struct ngx_pool_cleanup_s ngx_pool_cleanup_t;
struct ngx_pool_cleanup_s {
ngx_pool_cleanup_pt handler;
void *data;
ngx_pool_cleanup_t *next;
};
可以看出，很多節點都是從內存池中分配的，所以可以把精力都放在實際的數據上而不必在意其他細節上。
/* * NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL should be (ngx_pagesize - 1), i.e. 4095 on x86. * On Windows NT it decreases a number of locked pages in a kernel. */ #define NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL (ngx_pagesize - 1) #define NGX_DEFAULT_POOL_SIZE (16 * 1024)
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;
}從代碼中可以看到，內存池最大不超過pagesize的大小
分配函數分了內存對齊和內存不對齊，但這只控制了內存池中分配空間，不控制大內存分配。
（1）分配小空間
內存對齊 ngx_palloc
內存不對齊 ngx_pnalloc
void *
ngx_palloc(ngx_pool_t *pool, size_t size)
{
#if !(NGX_DEBUG_PALLOC)
if (size <= pool->max) {
return ngx_palloc_small(pool, size, 1);
}
#endif
return ngx_palloc_large(pool, size);
}當需要分配的空間小于max時，將使用小內存分配方式（即從內存池中分配空間），而ngx_pnalloc和ngx_palloc相比只是調用ngx_palloc_small時的最后一個參數為0。
從pool->current指向的內存池開始遍歷，尋找滿足分配大小的空間，找到則返回首地址
static ngx_inline void *
ngx_palloc_small(ngx_pool_t *pool, size_t size, ngx_uint_t align)
{
u_char *m;
ngx_pool_t *p;
p = pool->current;
do {
m = p->d.last;
if (align) {
m = ngx_align_ptr(m, NGX_ALIGNMENT);
}
if ((size_t) (p->d.end - m) >= size) {
p->d.last = m + size;
return m;
}
p = p->d.next;
} while (p);
return ngx_palloc_block(pool, size);
}當現有內存池中都無法滿足分配條件時，創建新的內存池
static void *
ngx_palloc_block(ngx_pool_t *pool, size_t size)
{
u_char *m;
size_t psize;
ngx_pool_t *p, *new;
psize = (size_t) (pool->d.end - (u_char *) pool);
m = ngx_memalign(NGX_POOL_ALIGNMENT, psize, pool->log);
if (m == NULL) {
return NULL;
}
new = (ngx_pool_t *) m;
new->d.end = m + psize;
new->d.next = NULL;
new->d.failed = 0;
m += sizeof(ngx_pool_data_t);
m = ngx_align_ptr(m, NGX_ALIGNMENT);
new->d.last = m + size;
for (p = pool->current; p->d.next; p = p->d.next) {
if (p->d.failed++ > 4) {
pool->current = p->d.next;
}
}
p->d.next = new;
return m;
}其中，創建好新的內存池后，又做了一次遍歷，將failed計數加一，當大于4時，將跳過此內存池，下次就不從它開始查找。
即認為超過4次你都不能滿足分配，以后都不能滿足分配，不再用你了，減少遍歷個數，加快成功分配效率
（2）分配大空間
static void *
ngx_palloc_large(ngx_pool_t *pool, size_t size)
{
void *p;
ngx_uint_t n;
ngx_pool_large_t *large;
p = ngx_alloc(size, pool->log);
if (p == NULL) {
return NULL;
}
n = 0;
for (large = pool->large; large; large = large->next) {
if (large->alloc == NULL) {
large->alloc = p;
return p;
}
if (n++ > 3) {
break;
}
}
large = ngx_palloc_small(pool, sizeof(ngx_pool_large_t), 1);
if (large == NULL) {
ngx_free(p);
return NULL;
}
large->alloc = p;
large->next = pool->large;
pool->large = large;
return p;
}可以看出，為了避免分配空間，遍歷large鏈查找可重用的節點，但是如果鏈表過大又可能太慢，所以只查找前三個，如果三個都沒有找到，則直接分配（而且節點也是從內存池中分配的，所以后續清理時，不需要管節點，只需要釋放申請的大內存本身）
內存對齊
void *
ngx_pmemalign(ngx_pool_t *pool, size_t size, size_t alignment)
{
void *p;
ngx_pool_large_t *large;
p = ngx_memalign(alignment, size, pool->log);
if (p == NULL) {
return NULL;
}
large = ngx_palloc_small(pool, sizeof(ngx_pool_large_t), 1);
if (large == NULL) {
ngx_free(p);
return NULL;
}
large->alloc = p;
large->next = pool->large;
pool->large = large;
return p;
}ngx_pool_cleanup_t *
ngx_pool_cleanup_add(ngx_pool_t *p, size_t size)
{
ngx_pool_cleanup_t *c;
c = ngx_palloc(p, sizeof(ngx_pool_cleanup_t));
if (c == NULL) {
return NULL;
}
if (size) {
c->data = ngx_palloc(p, size);
if (c->data == NULL) {
return NULL;
}
} else {
c->data = NULL;
}
c->handler = NULL;
c->next = p->cleanup;
p->cleanup = c;
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, p->log, 0, "add cleanup: %p", c);
return c;
}可以看出，這里只是分配了一個節點，并沒有設置handler以及data數據，所以還得看具體的調用方進行設置，因為這里返回了分配的節點。
比如在函數ngx_create_temp_file中
ngx_int_t
ngx_create_temp_file(ngx_file_t *file, ngx_path_t *path, ngx_pool_t *pool,
ngx_uint_t persistent, ngx_uint_t clean, ngx_uint_t access)
{
...
cln = ngx_pool_cleanup_add(pool, sizeof(ngx_pool_cleanup_file_t));
if (cln == NULL) {
return NGX_ERROR;
}
...
file->fd = ngx_open_tempfile(file->name.data, persistent, access);
...
if (file->fd != NGX_INVALID_FILE) {
cln->handler = clean ? ngx_pool_delete_file : ngx_pool_cleanup_file;
clnf = cln->data;
clnf->fd = file->fd;
clnf->name = file->name.data;
clnf->log = pool->log;
return NGX_OK;
}
...
}生成臨時文件，將fd以及文件名注冊到清理任務中，后續文件不使用了則不需要特殊處理，內存內存池釋放時將統一清理。
釋放大內存
重置內存中last
重置failed計數
void
ngx_reset_pool(ngx_pool_t *pool)
{
ngx_pool_t *p;
ngx_pool_large_t *l;
for (l = pool->large; l; l = l->next) {
if (l->alloc) {
ngx_free(l->alloc);
}
}
for (p = pool; p; p = p->d.next) {
p->d.last = (u_char *) p + sizeof(ngx_pool_t);
p->d.failed = 0;
}
pool->current = pool;
pool->chain = NULL;
pool->large = NULL;
}這里有個現象：
在內存池中空間不足時，將調用ngx_palloc_block創建一個新的內存池，而last指向的是m += sizeof(ngx_pool_data_t);, 因此當前新分配的內存池將比第一個內存池可用大小多了（max,current,chain,large,cleanup,log）這幾個字段大小（可能沒有那么多，因為要對齊，可能對齊后就完全一樣了），而現在重置時，p->d.last = (u_char *) p + sizeof(ngx_pool_t);每個內存池可用大小又變成一樣的。
回調清理任務
釋放大內存
釋放內存池本身
void
ngx_destroy_pool(ngx_pool_t *pool)
{
ngx_pool_t *p, *n;
ngx_pool_large_t *l;
ngx_pool_cleanup_t *c;
for (c = pool->cleanup; c; c = c->next) {
if (c->handler) {
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, pool->log, 0,
"run cleanup: %p", c);
c->handler(c->data);
}
}
for (l = pool->large; l; l = l->next) {
if (l->alloc) {
ngx_free(l->alloc);
}
}
for (p = pool, n = pool->d.next; /* void */; p = n, n = n->d.next) {
ngx_free(p);
if (n == NULL) {
break;
}
}
}通過遍歷找到要釋放的節點，將內存釋放，并且將alloc設置成NULL,則有了節點重用的情況。
ngx_int_t
ngx_pfree(ngx_pool_t *pool, void *p)
{
ngx_pool_large_t *l;
for (l = pool->large; l; l = l->next) {
if (p == l->alloc) {
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, pool->log, 0,
"free: %p", l->alloc);
ngx_free(l->alloc);
l->alloc = NULL;
return NGX_OK;
}
}
return NGX_DECLINED;
}void *
ngx_pcalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size)
{
void *p;
p = ngx_palloc(pool, size);
if (p) {
ngx_memzero(p, size);
}
return p;
}正常分配的空間中都是垃圾數據，所以當前函數在分配空間后，將分配的空間清零。
(1) 手動關閉指定fd
遍歷清理任務，找到ngx_pool_cleanup_file的handler，如果是要關閉的fd，則回調
void
ngx_pool_run_cleanup_file(ngx_pool_t *p, ngx_fd_t fd)
{
ngx_pool_cleanup_t *c;
ngx_pool_cleanup_file_t *cf;
for (c = p->cleanup; c; c = c->next) {
if (c->handler == ngx_pool_cleanup_file) {
cf = c->data;
if (cf->fd == fd) {
c->handler(cf);
c->handler = NULL;
return;
}
}
}
}(2) 關閉fd
void
ngx_pool_cleanup_file(void *data)
{
ngx_pool_cleanup_file_t *c = data;
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, c->log, 0, "file cleanup: fd:%d",
c->fd);
if (ngx_close_file(c->fd) == NGX_FILE_ERROR) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, c->log, ngx_errno,
ngx_close_file_n " \"%s\" failed", c->name);
}
}(3) 刪除文件并關閉fd
void
ngx_pool_delete_file(void *data)
{
ngx_pool_cleanup_file_t *c = data;
ngx_err_t err;
ngx_log_debug2(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, c->log, 0, "file cleanup: fd:%d %s",
c->fd, c->name);
if (ngx_delete_file(c->name) == NGX_FILE_ERROR) {
err = ngx_errno;
if (err != NGX_ENOENT) {
ngx_log_error(NGX_LOG_CRIT, c->log, err,
ngx_delete_file_n " \"%s\" failed", c->name);
}
}
if (ngx_close_file(c->fd) == NGX_FILE_ERROR) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, c->log, ngx_errno,
ngx_close_file_n " \"%s\" failed", c->name);
}
}感謝各位的閱讀，以上就是“nginx內存池如何實現”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對nginx內存池如何實現這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！
免責聲明：本站發布的內容（圖片、視頻和文字）以原創、轉載和分享為主，文章觀點不代表本網站立場，如果涉及侵權請聯系站長郵箱：is@yisu.com進行舉報，并提供相關證據，一經查實，將立刻刪除涉嫌侵權內容。
