Swoole源码学习记录（一）——进程间共享数据ShareMemory 和 MemoryPool

我接触PHP的时间不长，最开始只认为PHP是用来做网站开发，是一个比JSP要简单的语言。后来，因为工作需要，一位学长建议我使用Ngnix + PHP 搭建应用服务器，并建议使用现有的框架。一番搜索之下，我意外发现了Swoole http://www.swoole.com/

接下来的半年里，我一直使用Swoole扩展作为我的服务器核心。Swoole稳定而高效的性能以及优秀的架构设计使我的开发变得简单、高效。因此，我希望能够更加深入的了解Swoole的核心，学习它的架构设计，也能锻炼自己的C语言能力。

因此，我将不定期更细这一系列，将我在阅读、理解Swoole源码过程中的心得体会记录下来，也希望我的记录能帮助那些同样希望理解Swoole源码的人。本人能力有限，C语言能力也只能说刚刚入门，难免会有误解的地方，希望大家能及时指正。

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swoole版本：1.7.4-stable

Github地址：https://github.com/LinkedDestiny/swoole-src-analysis

Swoole没有采用多线程模型而是使用的多进程模型，在一定程度上减少了访问数据时加锁解锁的开销，但同时也引入了新的需求：共享内存。

直接上源码吧，在Swoole中，对于ShareMemory的声明在swoole.h464行-478行，如下：

#define SW_SHM_MMAP_FILE_LEN  64

typedef struct  _swShareMemory_mmap

{

         int size;

         char mapfile[SW_SHM_MMAP_FILE_LEN];

         int tmpfd;

         int key;

         int shmid;

         void *mem;

}swShareMemory;

void* swShareMemory_mmap_create(swShareMemory *object, int size, char *mapfile);

int swShareMemory_mmap_free(swShareMemory *object);

void* swShareMemory_sysv_create(swShareMemory *object, int size, int key);

int swShareMemory_sysv_free(swShareMemory *object, int rm);

这里，Rango声明了一个结构体swShareMemory表示共享内存的结构。在内存中，一个完整的swShareMemory存储形式如下：



其中，首部swShareMemory存放了共享内存的相关信息，尾部的void *mem指针指向共享内存的起始地址。int size代表共享内存的大小(不包括swShareMemory结构体大小)，char mapfile[]代表共享内存使用的内存映射文件的文件名，int tmpfd为内存映射文件的描述符，int key代表使用Linux自带的shm系列函数创建的共享内存的key值，int shmid为shm系列函数创建的共享内存的id（类似于fd）。



接下来看对应的四个处理函数，从名字上可以区分，mmap代表使用内存映射文件的共享内存，sysv代表使用shm系列函数的共享内存。这四个函数的实现写在ShareMemory.c文件中。这里重点解析swShareMemory_mmap_create 方法和swShareMemory_sysv_create方法。

下面贴上swShareMemory_mmap_create的核心代码：

#ifdef MAP_ANONYMOUS

         flag |= MAP_ANONYMOUS;

#else

         if(mapfile == NULL)

         {

                   mapfile ="/dev/zero";

         }

         if((tmpfd = open(mapfile, O_RDWR)) <0)

         {

                   return NULL;

         }

         strncpy(object->mapfile, mapfile,SW_SHM_MMAP_FILE_LEN);

         object->tmpfd = tmpfd;

#endif

 

         mem = mmap(NULL, size, PROT_READ |PROT_WRITE, flag, tmpfd, 0);

先解释一下MAP_ANONYMOUS宏，该宏定义在 mman-linux.h 内，定义如下：

#  define MAP_ANONYMOUS        0x20          /* Don'tuse a file.  */

使用这个宏代表使用mmap生成的映射区不与任何文件关联。我的理解是：此处创建一个仅存在与内存中虚拟文件，用来存放需要共享的内容。

其次解释 /dev/zero 。熟悉Linux的应该都知道 /dev/zero 和/de/null , 这是Linux系统中的两个特殊文件，/dev/zero的特性是，所有写入该文件的数据都会消失，如果从该文件中读取内容，只能读取到连续的‘\0’。

源码解释：

如果定义了MAP_ANONYMOUS 宏，则添加进flag中。否则，判定mapfile是否为空，如果为空，则指定mapfile为/dev/zero ，然后打开文件，将描述符赋值给tmpfd。最后，通过mmap打开大小为size的映射内存，指定内存可读可写，并将内存地址赋值给mem。



swShareMemory_sysv_create的核心源码：

<span style="white-space:pre">	</span>if (key == 0)

         {

                   key = IPC_PRIVATE;

         }

         if ((shmid = shmget(key, size, SHM_R |SHM_W | IPC_CREAT)) < 0)

         {

                   swWarn("shmget() failed.Error: %s[%d]", strerror(errno), errno);

                   return NULL;

         }

         if ((mem = shmat(shmid, NULL, 0)) <0)

         {

                   swWarn("shmat() failed.Error: %s[%d]", strerror(errno), errno);

                   return NULL;

         }

         else

         {

                   object->key = key;

                   object->shmid = shmid;

                   object->size = size;

                   object->mem = mem;

                   return mem;

         }

源码解释：

如果key 为0，则表示需要创建新的共享内存，则将key赋值为IPC_PRIVATE 宏。然后，调用shmget方法，如果key为IPC_PRIVATE，则创建一个大小为size的可读可写的共享内存，并获取到共享内存标识符shmid，否则获取到IPC值为key的共享内存标识符shmid。接着，调用shmat方法获取到shmid对应的共享内存首地址，并赋值给mem。



两个free方法则是分别调用munmap方法和shmctl方法释放内存，不再贴上源码。



时间缘故，这次分析就到这里，下一篇将介绍Swoole的三种类型的MemoryPool的具体实现。