<返回更多

带你用纯C实现一个内存池（图文结合）

2022-07-29    linux技术栈
加入收藏

前言

本文从零到一，手把手实现一个内存池。

比较出名的内存池有jemalloc和tcmalloc，这两个都是全局内存池，比较推荐使用tcmalloc。

本专栏知识点是通过零声教育的线上课学习，进行梳理总结写下文章

为什么要用内存池

为什么要用内存池？首先，在7 * 24h的服务器中如果不使用内存池，而使用malloc和free，那么就非常容易产生内存碎片，早晚都会申请内存失败；并且在比较复杂的代码或者继承的屎山中，非常容易出现内存泄漏导致mmo的问题。

为了解决这两个问题，内存池就应运而生了。内存池预先分配一大块内存来做一个内存池，业务中的内存分配和释放都由这个内存池来管理，内存池内的内存不足时其内部会自己申请。所以内存碎片的问题就交由内存池的算法来优化，而内存泄漏的问题只需要遵守内存池提供的api，就非常容易避免内存泄漏了。

即使出现了内存泄漏，排查的思路也很清晰。1.检查是不是内存池的问题；2.如果不是内存池的问题，就检查是不是第三方库的内存泄漏。

内存池的使用场景

  1. 全局内存池
  2. 一个连接一个内存池(本文实现这个场景的内存池)

设计一个内存池

总体介绍

由于本文是一个连接一个内存池，所以后续介绍和代码都是以4k为分界线，大于4k的我们认为是大块内存；小于4k的我们认为是小块内存。并且注意这里的4k，并不是严格遵照4096，而是在描述上，用4k比较好描述。

在真正使用内存之前，内存池提前分配一定数量且大小相等的内存块以作备用，当真正被用户调用api分配内存的时候，直接从内存块中获取内存（指小块内存），当内存块不够用了，再有内存池取申请新的内存块。而如果是需要大块内存，则内存池直接申请大块内存再返回给用户。

内存池：就是将这些提前申请的内存块组织管理起来的数据结构，内存池实现原理主要分为分配，回收，扩容三部分。

内存池原理之小块内存：分配=> 内存池预申请一块4k的内存块，这里称为block，即block=4k内存块。当用户向内存池申请内存size小于4k时，内存池从block的空间中划分出去size空间，当再有新申请时，再划分出去。扩容=> 直到block中的剩余空间不足以分配size大小，那么此时内存池会再次申请一块block，再从新的block中划分size空间给用户。回收=> 每一次申请小内存，都会在对应的block中引用计数加1，每一次释放小内存时，都会在block中引用计数减1，只有当引用计数为零的时候，才会回收block使他重新成为空闲空间，以便重复利用空间。这样，内存池避免频繁向内核申请/释放内存，从而提高系统性能。

内存池原理之大块内存：分配=> 因为大块内存是大于4k的，所以内存池不预先申请内存，也就是用户申请的时候，内存池再申请内存，然后返回给用户。扩容=> 大块内存不存在扩容。回收=> 对于大块内存来说，回收就直接free掉即可。

上面理论讲完了，下面来介绍如何管理小块内存和大块内存。

 

小块内存的分配与管理

在创建内存池的时候，会预先申请一块4k的内存，并且在起始处将pool的结构体和node的结构体放进去，

在创建内存池的时候，会预先申请一块4k的内存，并且在起始处将pool的结构体和node的结构体放进去，从last开始一直到end都是空闲内存，<last , end >中间的区域就用来存储小块内存。每一次mp_malloc，就将last指针后移，直到 e n d − l a s t < s i z e end - last < sizeend−last<size 时，进行扩容，将新block的last后移即可。

初始状态

分配内存

扩容

大块内存的分配与管理

对于大块内存，前面已经说了，用户申请的时候，内存池才申请

再申请一块大内存

内存池代码实现

向外提供的api

struct mp_pool_s *mp_create_pool(size_t size);

void mp_destroy_pool(struct mp_pool_s *pool);

void *mp_malloc(struct mp_pool_s *pool, size_t size);

void *mp_calloc(struct mp_pool_s *pool, size_t size);

void mp_free(struct mp_pool_s *pool, void *p);

void mp_reset_pool(struct mp_pool_s *pool);

void monitor_mp_poll(struct mp_pool_s *pool, char *tk);

相关结构体的定义

mp_pool_s 就是整个内存池的管理结构，我们做的内存池是一个连接一个内存池，所以对于整个程序而言，内存池对象是有很多个的。

可能读者会有疑问，有了head，为什么还有current，是因为如果一个block剩余空间小于size超过一定次数后，将current指向下一个block，这样就加快内存分配效率，减少遍历次数。

//每4k一block结点
struct mp_node_s {
    unsigned char *end;//块的结尾
    unsigned char *last;//使用到哪了
    struct mp_node_s *next;//链表
    int quote;//引用计数
    int failed;//失效次数
};

struct mp_large_s {
    struct mp_large_s *next;//链表
    int size;//alloc的大小
    void *alloc;//大块内存的起始地址
};

struct mp_pool_s {
    struct mp_large_s *large;
    struct mp_node_s *head;
    struct mp_node_s *current;
};

内存对齐

访问速度是内存对齐的原因之一，另外一个原因是某些平台(arm)不支持未内存对齐的访问

在4k里面划分内存，那么必然有很多地方是不对齐的，所以这里提供两个内存对齐的函数。那么为什么要内存对齐呢？其一：提高访问速度；其二：某些平台arm不支持未对其的内存访问，会出错。

#define mp_align(n, alignment) (((n)+(alignment-1)) & ~(alignment-1))
#define mp_align_ptr(p, alignment) (void *)((((size_t)p)+(alignment-1)) & ~(alignment-1))

创建与销毁内存池

创建一个线程池，其核心是创建struct mp_pool_s这个结构体，并申请4k内存，将各个指针指向上文初始状态的图一样。
销毁内存池，遍历小块结构体和大块结构体，进行free释放内存。

//创建内存池
struct mp_pool_s *mp_create_pool(size_t size) {
    struct mp_pool_s *pool;
    if (size < PAGE_SIZE || size % PAGE_SIZE != 0) {
        size = PAGE_SIZE;
    }
    //分配4k以上不用malloc，用posix_memalign
    /*
        int posix_memalign (void **memptr, size_t alignment, size_t size);
     */

    int ret = posix_memalign((void **) &pool, MP_ALIGNMENT, size); //4K + mp_pool_s
    if (ret) {
        return NULL;
    }
    pool->large = NULL;
    pool->current = pool->head = (unsigned char *) pool + sizeof(struct mp_pool_s);
    pool->head->last = (unsigned char *) pool + sizeof(struct mp_pool_s) + sizeof(struct mp_node_s);
    pool->head->end = (unsigned char *) pool + PAGE_SIZE;
    pool->head->failed = 0;

    return pool;
}

//销毁内存池
void mp_destroy_pool(struct mp_pool_s *pool) {
    struct mp_large_s *large;
    for (large = pool->large; large; large = large->next) {
        if (large->alloc) {
            free(large->alloc);
        }
    }

    struct mp_node_s *cur, *next;
    cur = pool->head->next;

    while (cur) {
        next = cur->next;
        free(cur);
        cur = next;
    }
    free(pool);
}

提供给用户的内存申请api

申请的内存以size做区分，如果大于4k就分配大块内存，小于4k就去block里面划分。

 

//分配内存
void%20*mp_malloc(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size)%20{
%20%20%20%20if%20(size%20<=%200)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20if%20(size%20>%20PAGE_SIZE%20-%20sizeof(struct%20mp_node_s))%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20//large
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20mp_malloc_large(pool,%20size);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20else%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20//small
%20%20%20%20%20%20%20%20unsigned%20char%20*mem_addr%20=%20NULL;
%20%20%20%20%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*cur%20=%20NULL;
%20%20%20%20%20%20%20%20cur%20=%20pool->current;
%20%20%20%20%20%20%20%20while%20(cur)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20mem_addr%20=%20mp_align_ptr(cur->last,%20MP_ALIGNMENT);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(cur->end%20-%20mem_addr%20>=%20size)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->quote++;//引用+1
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->last%20=%20mem_addr%20+%20size;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%20mem_addr;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20else%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur%20=%20cur->next;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20mp_malloc_block(pool,%20size);//%20open%20new%20space
%20%20%20%20}
}
void%20*mp_calloc(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size)%20{
%20%20%20%20void%20*mem_addr%20=%20mp_malloc(pool,%20size);
%20%20%20%20if%20(mem_addr)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20memset(mem_addr,%200,%20size);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20return%20mem_addr;
}
小块内存block扩容

 

所有的block都%20e%20n%20d%20−%20l%20a%20s%20t%20<%20s%20i%20z%20e%20end%20-%20last%20<%20sizeend−last<size%20时，进行扩容，将新block的last后移即可。

 

//new%20block%204k
void%20*mp_malloc_block(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size)%20{
%20%20%20%20unsigned%20char%20*block;
%20%20%20%20int%20ret%20=%20posix_memalign((void%20**)%20&block,%20MP_ALIGNMENT,%20PAGE_SIZE);%20//4K
%20%20%20%20if%20(ret)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*new_node%20=%20(struct%20mp_node_s%20*)%20block;
%20%20%20%20new_node->end%20=%20block%20+%20PAGE_SIZE;
%20%20%20%20new_node->next%20=%20NULL;

%20%20%20%20unsigned%20char%20*ret_addr%20=%20mp_align_ptr(block%20+%20sizeof(struct%20mp_node_s),%20MP_ALIGNMENT);

%20%20%20%20new_node->last%20=%20ret_addr%20+%20size;
%20%20%20%20new_node->quote++;

%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*current%20=%20pool->current;
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*cur%20=%20NULL;

%20%20%20%20for%20(cur%20=%20current;%20cur->next;%20cur%20=%20cur->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(cur->failed++%20>%204)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20current%20=%20cur->next;
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20//now%20cur%20=%20last%20node
%20%20%20%20cur->next%20=%20new_node;
%20%20%20%20pool->current%20=%20current;
%20%20%20%20return%20ret_addr;
}
分配大块内存

 

//size>4k
void%20*mp_malloc_large(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size)%20{
%20%20%20%20unsigned%20char%20*big_addr;
%20%20%20%20int%20ret%20=%20posix_memalign((void%20**)%20&big_addr,%20MP_ALIGNMENT,%20size);%20//size
%20%20%20%20if%20(ret)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}

%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*large;
%20%20%20%20//released%20struct%20large%20resume
%20%20%20%20int%20n%20=%200;
%20%20%20%20for%20(large%20=%20pool->large;%20large;%20large%20=%20large->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(large->alloc%20==%20NULL)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20large->size%20=%20size;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20large->alloc%20=%20big_addr;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%20big_addr;
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(n++%20>%203)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20break;//%20为了避免过多的遍历，限制次数
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20large%20=%20mp_malloc(pool,%20sizeof(struct%20mp_large_s));
%20%20%20%20if%20(large%20==%20NULL)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20free(big_addr);
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20large->size%20=%20size;
%20%20%20%20large->alloc%20=%20big_addr;
%20%20%20%20large->next%20=%20pool->large;
%20%20%20%20pool->large%20=%20large;
%20%20%20%20return%20big_addr;
}

释放内存

如果是大块内存，找到之后直接释放；如果是小块内存，将引用计数减1，如果引用计数为0则重置last。

 

//释放内存
void%20mp_free(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20void%20*p)%20{
%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*large;
%20%20%20%20for%20(large%20=%20pool->large;%20large;%20large%20=%20large->next)%20{//大块
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(p%20==%20large->alloc)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20free(large->alloc);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20large->size%20=%200;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20large->alloc%20=%20NULL;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return;
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20//小块%20引用-1
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*cur%20=%20NULL;
%20%20%20%20for%20(cur%20=%20pool->head;%20cur;%20cur%20=%20cur->next)%20{
//%20%20%20%20%20%20%20%20printf("cur:%p%20%20%20p:%p%20%20%20end:%pn",%20(unsigned%20char%20*)%20cur,%20(unsigned%20char%20*)%20p,%20(unsigned%20char%20*)%20cur->end);
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20((unsigned%20char%20*)%20cur%20<=%20(unsigned%20char%20*)%20p%20&&%20(unsigned%20char%20*)%20p%20<=%20(unsigned%20char%20*)%20cur->end)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->quote--;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(cur->quote%20==%200)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(cur%20==%20pool->head)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20pool->head->last%20=%20(unsigned%20char%20*)%20pool%20+%20sizeof(struct%20mp_pool_s)%20+%20sizeof(struct%20mp_node_s);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20else%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->last%20=%20(unsigned%20char%20*)%20cur%20+%20sizeof(struct%20mp_node_s);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->failed%20=%200;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20pool->current%20=%20pool->head;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return;
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
}
内存池测试

 

//
//%20Created%20by%2068725%20on%202022/7/26.
//
#include%20<stdlib.h>
#include%20<stdio.h>
#include%20<string.h>

#define%20PAGE_SIZE%204096
#define%20MP_ALIGNMENT%2016
#define%20mp_align(n,%20alignment)%20(((n)+(alignment-1))%20&%20~(alignment-1))
#define%20mp_align_ptr(p,%20alignment)%20(void%20*)((((size_t)p)+(alignment-1))%20&%20~(alignment-1))

//每4k一block结点
struct%20mp_node_s%20{
%20%20%20%20unsigned%20char%20*end;//块的结尾
%20%20%20%20unsigned%20char%20*last;//使用到哪了
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*next;//链表
%20%20%20%20int%20quote;//引用计数
%20%20%20%20int%20failed;//失效次数
};

struct%20mp_large_s%20{
%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*next;//链表
%20%20%20%20int%20size;//alloc的大小
%20%20%20%20void%20*alloc;//大块内存的起始地址
};

struct%20mp_pool_s%20{
%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*large;
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*head;
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*current;
};

struct%20mp_pool_s%20*mp_create_pool(size_t%20size);

void%20mp_destroy_pool(struct%20mp_pool_s%20*pool);

void%20*mp_malloc(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size);

void%20*mp_calloc(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size);

void%20mp_free(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20void%20*p);

void%20mp_reset_pool(struct%20mp_pool_s%20*pool);

void%20monitor_mp_poll(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20char%20*tk);


void%20mp_reset_pool(struct%20mp_pool_s%20*pool)%20{
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*cur;
%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*large;

%20%20%20%20for%20(large%20=%20pool->large;%20large;%20large%20=%20large->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(large->alloc)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20free(large->alloc);
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}

%20%20%20%20pool->large%20=%20NULL;
%20%20%20%20pool->current%20=%20pool->head;
%20%20%20%20for%20(cur%20=%20pool->head;%20cur;%20cur%20=%20cur->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20cur->last%20=%20(unsigned%20char%20*)%20cur%20+%20sizeof(struct%20mp_node_s);
%20%20%20%20%20%20%20%20cur->failed%20=%200;
%20%20%20%20%20%20%20%20cur->quote%20=%200;
%20%20%20%20}
}

//创建内存池
struct%20mp_pool_s%20*mp_create_pool(size_t%20size)%20{
%20%20%20%20struct%20mp_pool_s%20*pool;
%20%20%20%20if%20(size%20<%20PAGE_SIZE%20||%20size%20%%20PAGE_SIZE%20!=%200)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20size%20=%20PAGE_SIZE;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20//分配4k以上不用malloc，用posix_memalign
%20%20%20%20/*
%20%20%20%20%20%20%20%20int%20posix_memalign%20(void%20**memptr,%20size_t%20alignment,%20size_t%20size);
%20%20%20%20%20*/

%20%20%20%20int%20ret%20=%20posix_memalign((void%20**)%20&pool,%20MP_ALIGNMENT,%20size);%20//4K%20+%20mp_pool_s
%20%20%20%20if%20(ret)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20pool->large%20=%20NULL;
%20%20%20%20pool->current%20=%20pool->head%20=%20(unsigned%20char%20*)%20pool%20+%20sizeof(struct%20mp_pool_s);
%20%20%20%20pool->head->last%20=%20(unsigned%20char%20*)%20pool%20+%20sizeof(struct%20mp_pool_s)%20+%20sizeof(struct%20mp_node_s);
%20%20%20%20pool->head->end%20=%20(unsigned%20char%20*)%20pool%20+%20PAGE_SIZE;
%20%20%20%20pool->head->failed%20=%200;

%20%20%20%20return%20pool;
}

//销毁内存池
void%20mp_destroy_pool(struct%20mp_pool_s%20*pool)%20{
%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*large;
%20%20%20%20for%20(large%20=%20pool->large;%20large;%20large%20=%20large->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(large->alloc)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20free(large->alloc);
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}

%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*cur,%20*next;
%20%20%20%20cur%20=%20pool->head->next;

%20%20%20%20while%20(cur)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20next%20=%20cur->next;
%20%20%20%20%20%20%20%20free(cur);
%20%20%20%20%20%20%20%20cur%20=%20next;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20free(pool);
}

//size>4k
void%20*mp_malloc_large(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size)%20{
%20%20%20%20unsigned%20char%20*big_addr;
%20%20%20%20int%20ret%20=%20posix_memalign((void%20**)%20&big_addr,%20MP_ALIGNMENT,%20size);%20//size
%20%20%20%20if%20(ret)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}

%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*large;
%20%20%20%20//released%20struct%20large%20resume
%20%20%20%20int%20n%20=%200;
%20%20%20%20for%20(large%20=%20pool->large;%20large;%20large%20=%20large->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(large->alloc%20==%20NULL)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20large->size%20=%20size;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20large->alloc%20=%20big_addr;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%20big_addr;
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(n++%20>%203)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20break;//%20为了避免过多的遍历，限制次数
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20large%20=%20mp_malloc(pool,%20sizeof(struct%20mp_large_s));
%20%20%20%20if%20(large%20==%20NULL)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20free(big_addr);
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20large->size%20=%20size;
%20%20%20%20large->alloc%20=%20big_addr;
%20%20%20%20large->next%20=%20pool->large;
%20%20%20%20pool->large%20=%20large;
%20%20%20%20return%20big_addr;
}

//new%20block%204k
void%20*mp_malloc_block(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size)%20{
%20%20%20%20unsigned%20char%20*block;
%20%20%20%20int%20ret%20=%20posix_memalign((void%20**)%20&block,%20MP_ALIGNMENT,%20PAGE_SIZE);%20//4K
%20%20%20%20if%20(ret)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*new_node%20=%20(struct%20mp_node_s%20*)%20block;
%20%20%20%20new_node->end%20=%20block%20+%20PAGE_SIZE;
%20%20%20%20new_node->next%20=%20NULL;

%20%20%20%20unsigned%20char%20*ret_addr%20=%20mp_align_ptr(block%20+%20sizeof(struct%20mp_node_s),%20MP_ALIGNMENT);

%20%20%20%20new_node->last%20=%20ret_addr%20+%20size;
%20%20%20%20new_node->quote++;

%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*current%20=%20pool->current;
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*cur%20=%20NULL;

%20%20%20%20for%20(cur%20=%20current;%20cur->next;%20cur%20=%20cur->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(cur->failed++%20>%204)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20current%20=%20cur->next;
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20//now%20cur%20=%20last%20node
%20%20%20%20cur->next%20=%20new_node;
%20%20%20%20pool->current%20=%20current;
%20%20%20%20return%20ret_addr;
}

//分配内存
void%20*mp_malloc(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size)%20{
%20%20%20%20if%20(size%20<=%200)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20NULL;
%20%20%20%20}
%20%20%20%20if%20(size%20>%20PAGE_SIZE%20-%20sizeof(struct%20mp_node_s))%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20//large
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20mp_malloc_large(pool,%20size);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20else%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20//small
%20%20%20%20%20%20%20%20unsigned%20char%20*mem_addr%20=%20NULL;
%20%20%20%20%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*cur%20=%20NULL;
%20%20%20%20%20%20%20%20cur%20=%20pool->current;
%20%20%20%20%20%20%20%20while%20(cur)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20mem_addr%20=%20mp_align_ptr(cur->last,%20MP_ALIGNMENT);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(cur->end%20-%20mem_addr%20>=%20size)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->quote++;//引用+1
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->last%20=%20mem_addr%20+%20size;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return%20mem_addr;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20else%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur%20=%20cur->next;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20return%20mp_malloc_block(pool,%20size);//%20open%20new%20space
%20%20%20%20}
}

void%20*mp_calloc(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20size_t%20size)%20{
%20%20%20%20void%20*mem_addr%20=%20mp_malloc(pool,%20size);
%20%20%20%20if%20(mem_addr)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20memset(mem_addr,%200,%20size);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20return%20mem_addr;
}

//释放内存
void%20mp_free(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20void%20*p)%20{
%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*large;
%20%20%20%20for%20(large%20=%20pool->large;%20large;%20large%20=%20large->next)%20{//大块
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(p%20==%20large->alloc)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20free(large->alloc);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20large->size%20=%200;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20large->alloc%20=%20NULL;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return;
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20//小块%20引用-1
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*cur%20=%20NULL;
%20%20%20%20for%20(cur%20=%20pool->head;%20cur;%20cur%20=%20cur->next)%20{
//%20%20%20%20%20%20%20%20printf("cur:%p%20%20%20p:%p%20%20%20end:%pn",%20(unsigned%20char%20*)%20cur,%20(unsigned%20char%20*)%20p,%20(unsigned%20char%20*)%20cur->end);
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20((unsigned%20char%20*)%20cur%20<=%20(unsigned%20char%20*)%20p%20&&%20(unsigned%20char%20*)%20p%20<=%20(unsigned%20char%20*)%20cur->end)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->quote--;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(cur->quote%20==%200)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(cur%20==%20pool->head)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20pool->head->last%20=%20(unsigned%20char%20*)%20pool%20+%20sizeof(struct%20mp_pool_s)%20+%20sizeof(struct%20mp_node_s);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20else%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->last%20=%20(unsigned%20char%20*)%20cur%20+%20sizeof(struct%20mp_node_s);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20cur->failed%20=%200;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20pool->current%20=%20pool->head;
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20return;
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
}

void%20monitor_mp_poll(struct%20mp_pool_s%20*pool,%20char%20*tk)%20{
%20%20%20%20printf("rnrn------start%20monitor%20poll------%srnrn",%20tk);
%20%20%20%20struct%20mp_node_s%20*head%20=%20NULL;
%20%20%20%20int%20i%20=%200;
%20%20%20%20for%20(head%20=%20pool->head;%20head;%20head%20=%20head->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20i++;
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(pool->current%20==%20head)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20printf("current==>第%d块n",%20i);
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(i%20==%201)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20printf("第%02d块small%20block%20%20已使用:%4ld%20%20剩余空间:%4ld%20%20引用:%4d%20%20failed:%4dn",%20i,
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20(unsigned%20char%20*)%20head->last%20-%20(unsigned%20char%20*)%20pool,
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20head->end%20-%20head->last,%20head->quote,%20head->failed);
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20else%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20printf("第%02d块small%20block%20%20已使用:%4ld%20%20剩余空间:%4ld%20%20引用:%4d%20%20failed:%4dn",%20i,
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20(unsigned%20char%20*)%20head->last%20-%20(unsigned%20char%20*)%20head,
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20head->end%20-%20head->last,%20head->quote,%20head->failed);
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20struct%20mp_large_s%20*large;
%20%20%20%20i%20=%200;
%20%20%20%20for%20(large%20=%20pool->large;%20large;%20large%20=%20large->next)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20i++;
%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(large->alloc%20!=%20NULL)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20printf("第%d块large%20block%20%20size=%dn",%20i,%20large->size);
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20printf("rnrn------stop%20monitor%20poll------rnrn");
}



int%20main()%20{
%20%20%20%20struct%20mp_pool_s%20*p%20=%20mp_create_pool(PAGE_SIZE);
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"create%20memory%20pool");
#if%200
%20%20%20%20printf("mp_align(5,%20%d):%20%d,%20mp_align(17,%20%d):%20%dn",%20MP_ALIGNMENT,%20mp_align(5,%20MP_ALIGNMENT),%20MP_ALIGNMENT,
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20mp_align(17,%20MP_ALIGNMENT));
%20%20%20%20printf("mp_align_ptr(p->current,%20%d):%20%p,%20p->current:%20%pn",%20MP_ALIGNMENT,%20mp_align_ptr(p->current,%20MP_ALIGNMENT),
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20p->current);
#endif
%20%20%20%20void%20*mp[30];
%20%20%20%20int%20i;
%20%20%20%20for%20(i%20=%200;%20i%20<%2030;%20i++)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20mp[i]%20=%20mp_malloc(p,%20512);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"申请512字节30个");

%20%20%20%20for%20(i%20=%200;%20i%20<%2030;%20i++)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20mp_free(p,%20mp[i]);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"销毁512字节30个");

%20%20%20%20int%20j;
%20%20%20%20for%20(i%20=%200;%20i%20<%2050;%20i++)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20char%20*pp%20=%20mp_calloc(p,%2032);
%20%20%20%20%20%20%20%20for%20(j%20=%200;%20j%20<%2032;%20j++)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20if%20(pp[j])%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20printf("calloc%20wrongn");
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20exit(-1);
%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20%20%20%20%20}
%20%20%20%20}
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"申请32字节50个");

%20%20%20%20for%20(i%20=%200;%20i%20<%2050;%20i++)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20char%20*pp%20=%20mp_malloc(p,%203);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"申请3字节50个");


%20%20%20%20void%20*pp[10];
%20%20%20%20for%20(i%20=%200;%20i%20<%2010;%20i++)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20pp[i]%20=%20mp_malloc(p,%205120);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"申请大内存5120字节10个");

%20%20%20%20for%20(i%20=%200;%20i%20<%2010;%20i++)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20mp_free(p,%20pp[i]);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"销毁大内存5120字节10个");

%20%20%20%20mp_reset_pool(p);
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"reset%20pool");

%20%20%20%20for%20(i%20=%200;%20i%20<%20100;%20i++)%20{
%20%20%20%20%20%20%20%20void%20*s%20=%20mp_malloc(p,%20256);
%20%20%20%20}
%20%20%20%20monitor_mp_poll(p,%20"申请256字节100个");

%20%20%20%20mp_destroy_pool(p);
%20%20%20%20return%200;
}

Nginx内存池对比分析

相关结构体定义对比

创建内存池对比

内存申请对比

 

声明：本站部分内容来自互联网,如有版权侵犯或其他问题请与我们联系，我们将立即删除或处理。
▍相关推荐
更多资讯 >>>
Copyright @ 简易百科 V 2.0 京ICP备14042104号