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这篇文章会详细解说 MySQL 中使用非常广泛的 MEM_ROOT 的结构体,同时省去 debug 部分的信息,仅分析正常情况下,mysql 中使用 MEM_ROOT 来做内存分配的部分。
在具体分析之前我们先例举在该结构体使用过程中用到的一些宏:
/* Define some useful general macros (should be done after all headers). */ | |
/*作者:www.manongjc.com */ | |
下面再来看看 MEM_ROOT 结构体相关的信息:
typedef struct st_mem_root | |
{USED_MEM *free; /* free block link list 的链表头指针 */ | |
USED_MEM *used; /* used block link list 的链表头指针 */ | |
USED_MEM *pre_alloc; /* 预先分配的 block */ | |
size_t min_malloc; /* 如果 block 剩下的可用空间小于该值,将会从 free list 移动到 used list */ | |
size_t block_size; /* 每次初始化的空间大小 */ | |
unsigned int block_num; /* 记录实际的 block 数量, 初始化为 4 */ | |
unsigned int first_block_usage; /* free list 中的第一个 block 测试不满足分配空间大小的次数 */ | |
void (*error_handler)(void); /* 分配失败的错误处理函数 */ | |
} MEM_ROOT; |
以下是分配具体的 block 信息.
typedef struct st_used_mem | |
{struct st_used_mem *next; //指向下一个分配的 block | |
unsigned int left; //该 block 剩余的空间大小 | |
unsigned int size; //该 block 的总大小 | |
} USED_MEM; |
其实 MEM_ROOT 在分配过程中,是通过双向链表来管理 used 和 free 的 block:
MEM_ROOT 的初始化过程如下:
void init_alloc_root(MEM_ROOT *mem_root, size_t block_size, size_t pre_alloc_size __attribute__((unused) ) ) | |
{mem_root->free = mem_root->used = mem_root->pre_alloc = 0; | |
mem_root->min_malloc = 32; | |
mem_root->block_size = block_size - ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE; | |
mem_root->error_handler = 0; | |
mem_root->block_num = 4; /* We shift this with >>2 */ | |
mem_root->first_block_usage = 0; | |
} |
初始化过程中,block_size 空间为 block_size-ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE。因为在内存不够,需要扩容时,是通过 mem_root->block_num >>2 * block_size 来扩容的,所以 mem_root->block_num >>2 至少为 1,因此在初始化的过程中 mem_root->block_num=4(注:4>>2=1)。
下面来看看具体分配内存的步骤:
void *alloc_root(MEM_ROOT *mem_root, size_t length ) | |
{ | |
size_t get_size, block_size; | |
uchar * point; | |
reg1 USED_MEM *next = 0; | |
reg2 USED_MEM **prev; | |
length = ALIGN_SIZE(length); | |
if ((*(prev = &mem_root->free) ) != NULL ) | |
{if ((*prev)->left < length && | |
mem_root->first_block_usage++ >= ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP && | |
(*prev)->left < ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP ) | |
{next = *prev; | |
*prev = next->next; /* Remove block from list */ | |
next->next = mem_root->used; | |
mem_root->used = next; | |
mem_root->first_block_usage = 0; | |
} | |
for (next = *prev; next && next->left < length; next = next->next ) | |
prev = &next->next; | |
} | |
if (!next ) | |
{/* Time to alloc new block */ | |
block_size = mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2); | |
get_size = length + ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM) ); | |
get_size = MY_MAX(get_size, block_size); | |
if (!(next = (USED_MEM *) my_malloc(get_size, MYF( MY_WME | ME_FATALERROR ) ) ) ) | |
{if (mem_root->error_handler ) | |
(*mem_root->error_handler)(); | |
DBUG_RETURN((void *) 0 ); /* purecov: inspected */ | |
} | |
mem_root->block_num++; | |
next->next = *prev; | |
next->size = get_size; | |
next->left = get_size - ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM) ); /* bug: 如果该 block 是通过 mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)计算出来的,则已经去掉了 ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM),这里重复了。*/ | |
*prev = next; | |
} | |
point = (uchar *) ((char *) next + (next->size - next->left) ); | |
/*TODO: next part may be unneded due to mem_root->first_block_usage counter*/ | |
/* 作者:www.manongjc.com */ | |
if ((next->left -= length) < mem_root->min_malloc ) | |
{/* Full block */ | |
*prev = next->next; /* Remove block from list */ | |
next->next = mem_root->used; | |
mem_root->used = next; | |
mem_root->first_block_usage = 0; | |
} | |
} |
上述代码的具体逻辑如下:
1. 查看 free 链表,寻找满足空间的 block。如果找到了合适的 block, 则:
1.1 直接返回该 block 从 size-left 处的初始地址即可。当然,在 free list 遍历的过程中,会去判断 free list
中第一个 block 中 left 的空间不满足需要分配的空间,且该 block 中已经查找过了 10 次
(ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP) 都不满足分配长度,且该 block 剩余空间小于
4k(ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP), 则将该 block 移动到 used 链表中。
2. 如果 free 链表中,没有合适的 block,则:
2.1 分配 mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)和 length+ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM))
中比较大的作为新的 block 内存空间。
2.2 根据该 block 的使用情况,将该 block 挂在 used 或者 free 链表上。
这里需要注意的是二级指针的使用:
for (next= *prev ; next && next->left < length ; next= next->next) | |
prev= &next->next; | |
} |
prev 指向的是最后一个 block 的 next 指向的地址的地址:
所以将 prev 的地址替换为 new block 的地址,即将该 new block 加到了 free list 的结尾:*prev=next;
总结:
MEM_ROOT 的内存分配采用的是启发式分配算法,随着后续 block 的数量越多,单个 block 的内存也会越大:block_size= mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2) .
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