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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 MALLOC_OVERHEAD 8 //分配过程中，需要保留一部分额外的空间
#define ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP 4096 //后续会继续分析该宏的用途
#define ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP 10 //后续会继续分析该宏的用途
#define ALIGN_SIZE(A) MY_ALIGN((A),sizeof(double))
#define MY_ALIGN(A,L) (((A) + (L) - 1) & ~((L) - 1))
#define ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE (MALLOC_OVERHEAD + sizeof(USED_MEM) + 8)
/* Define some useful general macros (should be done after all headers). */
/*作者：www.manongjc.com */
#define MY_MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) //求两个数值之间的最大值
#define MY_MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b)) //求两个数值之间的最小值下面再来看看 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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