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詳解Nginx中基本的內(nèi)存池初始化配置

更新時(shí)間：2016年07月13日 17:41:38 作者：zeyu203

Nginx由其自己實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存池結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行管理,這里我們就來詳解Nginx的基本內(nèi)存池初始化配置,需要的朋友可以參考下

ngx_cycle 的初始化
整個(gè)初始化過程中，最重要的就是全局變量 nginx_cycle 的初始化，很多變量都是在這個(gè)過程中初始化的

nginx_cycle 又是通過兩個(gè)局部變量 init_cycle 和 cycle 實(shí)現(xiàn)初始化的

事實(shí)上，日志初始化也可以算是對(duì) nginx_cyle 的初始化，因?yàn)樵诖a中接下來馬上要發(fā)生的就是一個(gè)賦值

ngx_memzero(&init_cycle, sizeof(ngx_cycle_t));
init_cycle.log = log;
ngx_cycle = &init_cycle;

// 創(chuàng)建內(nèi)存池 1KB
init_cycle.pool = ngx_create_pool(1024, log);
if (init_cycle.pool == NULL) {
 return 1;
}

// 保存調(diào)用參數(shù)到全局變量，init_cycle 只用于提供 log 參數(shù)
if (ngx_save_argv(&init_cycle, argc, argv) != NGX_OK) {
 return 1;
}

// 保存配置文件路徑、程序運(yùn)行路徑、調(diào)用參數(shù)到 init_cycle
if (ngx_process_options(&init_cycle) != NGX_OK) {
 return 1;
}

// 獲取操作系統(tǒng)信息、CPU信息、最大連接數(shù)、是否支持非阻塞連接等
if (ngx_os_init(log) != NGX_OK) {
 return 1;
}

/*
 * ngx_crc32_table_init() requires ngx_cacheline_size set in ngx_os_init()
 */

// 對(duì)齊校驗(yàn)表
if (ngx_crc32_table_init() != NGX_OK) {
 return 1;
}

// 獲取所有繼承連接fd的相關(guān)信息
if (ngx_add_inherited_sockets(&init_cycle) != NGX_OK) {
 return 1;
}

內(nèi)存池
nginx 是通過資源集中管理的方式管理資源的，即打開所有即將要用的資源，以備隨時(shí)取用，無論是文件還是內(nèi)存

這樣做的好處是避免了每次創(chuàng)建、打開資源造成的性能消耗

因此，便有了內(nèi)存池模塊，用來集中申請(qǐng)內(nèi)存資源并進(jìn)行內(nèi)存資源的管理和分配

內(nèi)存池結(jié)構(gòu)：

// struct ngx_pool_data_t
// 內(nèi)存池?cái)?shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu) {{{
typedef struct {
 u_char    *last;  // 當(dāng)前內(nèi)存分配的結(jié)束位置
 u_char    *end;  // 內(nèi)存池的結(jié)束位置
 ngx_pool_t   *next;  // 下一內(nèi)存池
 ngx_uint_t   failed; // 內(nèi)存分配失敗計(jì)數(shù)
} ngx_pool_data_t; // }}}
// struct ngx_pool_s
// 內(nèi)存池結(jié)構(gòu) {{{
struct ngx_pool_s {
 ngx_pool_data_t  d;  // 內(nèi)存池?cái)?shù)據(jù)塊
 size_t    max;  // 待分配內(nèi)存大小
 ngx_pool_t   *current; // 指向當(dāng)前內(nèi)存池起始位置
 ngx_chain_t   *chain;
 ngx_pool_large_t  *large; // 指向大塊內(nèi)存分配
 ngx_pool_cleanup_t *cleanup; // 析構(gòu)函數(shù)
 ngx_log_t   *log;  // 內(nèi)存分配相關(guān)的log
}; // }}}

在這個(gè)函數(shù)中，使用了一個(gè)封裝好的函數(shù) ngx_memalign，這個(gè)函數(shù)是對(duì)系統(tǒng)中按照數(shù)據(jù)對(duì)齊方式分配內(nèi)存的函數(shù)的封裝，在不同的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)方式不同，通過宏定義，實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)的適配，這是一個(gè)很漂亮的技巧

#if (NGX_HAVE_POSIX_MEMALIGN)
// void * ngx_memalign(size_t alignment, size_t size, ngx_log_t *log)
// 用數(shù)據(jù)對(duì)齊的方式進(jìn)行內(nèi)存分配 {{{
void *
ngx_memalign(size_t alignment, size_t size, ngx_log_t *log)
{
 void *p;
 int err;
 // size 單位是 byte 而不是 bit
 err = posix_memalign(&p, alignment, size);
 if (err) {
  ngx_log_error(NGX_LOG_EMERG, log, err,
      "posix_memalign(%uz, %uz) failed", alignment, size);
  p = NULL;
 }
 ngx_log_debug3(NGX_LOG_DEBUG_ALLOC, log, 0,
     "posix_memalign: %p:%uz @%uz", p, size, alignment);
 return p;
} // }}}
#elif (NGX_HAVE_MEMALIGN)
// void * ngx_memalign(size_t alignment, size_t size, ngx_log_t *log)
// 用數(shù)據(jù)對(duì)齊的方式進(jìn)行內(nèi)存分配 {{{
void *
ngx_memalign(size_t alignment, size_t size, ngx_log_t *log)

所有有關(guān)內(nèi)存分配的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的封裝都定義在 ngx_alloc.c 文件中

這里用到了 posix_memalign 系統(tǒng)調(diào)用，使用這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用分配出來的內(nèi)存是默認(rèn)按照第二個(gè)參數(shù)的大小對(duì)齊的，這樣在進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的時(shí)候，CPU可以周期地對(duì)整塊數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，很大程度的節(jié)省了CPU時(shí)間

這個(gè)系統(tǒng)調(diào)用所分配的內(nèi)存也是存在于堆內(nèi)存中的，可以使用 free 函數(shù)進(jìn)行釋放，不過 malloc 分配的內(nèi)存默認(rèn)也是對(duì)齊的，它相對(duì)于 malloc 的優(yōu)勢(shì)僅僅在于可以指定默認(rèn)對(duì)齊大小。
函數(shù)完成了內(nèi)存池的初步分配，執(zhí)行后 pool 取值：

$23 = (ngx_pool_t *) 0x80fe9f0
(gdb) p *init_cycle.pool
$24 = {
 d = {
 last = 0x80fea18, 
 end = 0x80fedf0, 
 next = 0x0, 
 failed = 0
 }, 
 max = 984, 
 current = 0x80fe9f0, 
 chain = 0x0, 
 large = 0x0, 
 cleanup = 0x0, 
 log = 0x80e3020 <ngx_log>
}

如下圖所示：

2016713173754271.png (698×939)