内存池(一)
2015-08-06 18:43
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内存管理是C/C++程序员来说很重要的素质,很多程序的bug都是来自于内存使用不当。而频繁的malloc/free不仅仅会内核态和用户态切换而导致效率低下,更容易产生内存泄露,重复释放等问题。
我这里将我使用过比较简单的内存池加以归纳。
1、首先是大学学习操作系统时做的内存池模型,哈哈,当时称之为内存管理。
![](https://img-blog.csdn.net/20150806185008742?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
分配一块大的内存池,将free_list指向内存池的起始地址,next=NULL。
分配size大小的内存情形:
遍历free_list链表,查找size最适合的bucket。找到之后,将bucket起始地址返回,free_list的前一个指针指向该bucket+size的地址。
释放起始地址为start_addr的内存情形:
遍历free_list链表,查找start_addr > free_list前一个节点的地址并且start_addr < free_list后一个节点的地址的位置。
a.如果start_addr 正好和前一个节点的最后地址相等,则合并start_addr到前一个节点;
b.如果start_addr+size 正好和后一个节点的地址相等,则合并start_addr到后一个节点;
c.如果a,b同时满足,则合并这三个地址为一个大块。
这种内存池模型的优点是模型简单,灵活,可随时分配释放。缺点是分配内存时会遍历整个free_list链表,效率低下。
2.接下来介绍的是我的项目中曾经用过的内存池。
![](https://img-blog.csdn.net/20150806185032724?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
这个内存池是只能分配大小为ele_size的块,也就是同大小内存块。
分配内存块的情形,只需要将current的ele+nele*size地址返回,同时 current的nele++。如果nele=nalloc,则分配一个新的pool_data_t,同时current指向新的pool_data_t。
释放内存块的情形,只需要将最后一个元素和要释放的元素交换位置,同时修改指针。current的nele--。
当然这个内存池也可以扩展为分配多种固定size的块,同样速度很快,模型如下。
![](https://img-blog.csdn.net/20150806185053684?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
多个pool练成一个链,并从小到大 插入。这样,就可以解决多种固定size的内存分配问题。
优缺点分析:
分配释放内存快,加上锁可以很简单的支持多线程。缺点是,灵活性不强。只适用于内存分配大小比较固定的场合。
3.接下来介绍Nginx内存池。
![](https://img-blog.csdn.net/20150806185111084?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
nginx的内存池初始化时分配size大小的内存块,然后将pool_data_t d的last指向内存池除去header部分的位置,end指向内存池尾部。max为该内存池中最大可以分配的块大小,超过单独分配成为large链表。
分配的情形依然是查找current是否有合适的,如有则返回,如果没有failed++,分配一个新的pool_data_t。一个Pool_data_t failed次数超过3次,则current指向下一个Pool_data_t。
释放的情形是:nginx不支持释放一个内存块,只能destory整个Pool。
所以nginx内存池适合的模型是http会话,请求来了分配session之前分配内存池,然后该内存池里处理这个请求,响应完毕,销毁整个内存池。
这是目前对内存池的整理。如有问题,欢迎讨论。
我这里将我使用过比较简单的内存池加以归纳。
1、首先是大学学习操作系统时做的内存池模型,哈哈,当时称之为内存管理。
分配一块大的内存池,将free_list指向内存池的起始地址,next=NULL。
分配size大小的内存情形:
遍历free_list链表,查找size最适合的bucket。找到之后,将bucket起始地址返回,free_list的前一个指针指向该bucket+size的地址。
释放起始地址为start_addr的内存情形:
遍历free_list链表,查找start_addr > free_list前一个节点的地址并且start_addr < free_list后一个节点的地址的位置。
a.如果start_addr 正好和前一个节点的最后地址相等,则合并start_addr到前一个节点;
b.如果start_addr+size 正好和后一个节点的地址相等,则合并start_addr到后一个节点;
c.如果a,b同时满足,则合并这三个地址为一个大块。
这种内存池模型的优点是模型简单,灵活,可随时分配释放。缺点是分配内存时会遍历整个free_list链表,效率低下。
2.接下来介绍的是我的项目中曾经用过的内存池。
这个内存池是只能分配大小为ele_size的块,也就是同大小内存块。
分配内存块的情形,只需要将current的ele+nele*size地址返回,同时 current的nele++。如果nele=nalloc,则分配一个新的pool_data_t,同时current指向新的pool_data_t。
释放内存块的情形,只需要将最后一个元素和要释放的元素交换位置,同时修改指针。current的nele--。
当然这个内存池也可以扩展为分配多种固定size的块,同样速度很快,模型如下。
多个pool练成一个链,并从小到大 插入。这样,就可以解决多种固定size的内存分配问题。
优缺点分析:
分配释放内存快,加上锁可以很简单的支持多线程。缺点是,灵活性不强。只适用于内存分配大小比较固定的场合。
3.接下来介绍Nginx内存池。
nginx的内存池初始化时分配size大小的内存块,然后将pool_data_t d的last指向内存池除去header部分的位置,end指向内存池尾部。max为该内存池中最大可以分配的块大小,超过单独分配成为large链表。
分配的情形依然是查找current是否有合适的,如有则返回,如果没有failed++,分配一个新的pool_data_t。一个Pool_data_t failed次数超过3次,则current指向下一个Pool_data_t。
释放的情形是:nginx不支持释放一个内存块,只能destory整个Pool。
所以nginx内存池适合的模型是http会话,请求来了分配session之前分配内存池,然后该内存池里处理这个请求,响应完毕,销毁整个内存池。
这是目前对内存池的整理。如有问题,欢迎讨论。
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