(PHP7內(nèi)核剖析-9) 內(nèi)存管理

ygyooo 發(fā)布于2019-06-28 18:43 / 2190人閱讀

摘要：但在多線程模式下會(huì)有多個(gè)，也就是說(shuō)每個(gè)線程都有一個(gè)獨(dú)立的內(nèi)存池內(nèi)存分配分配超過(guò)內(nèi)存的申請(qǐng)，與通用的內(nèi)存申請(qǐng)沒(méi)有太大差別，只是將申請(qǐng)的內(nèi)存塊通過(guò)單鏈表進(jìn)行了管理。的分配實(shí)際就是分配多個(gè)，的分配也是內(nèi)存分配的基礎(chǔ)，它是向系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存的唯一粒度。

1.Zend內(nèi)存池

內(nèi)存池是內(nèi)核中最底層的內(nèi)存操作，定義了三種粒度的內(nèi)存塊：chunk、page、slot，每個(gè)chunk的大小為2M，page大小為4KB，一個(gè)chunk被切割為512個(gè)page，而一個(gè)或若干個(gè)page被切割為多個(gè)slot，所以申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)按照不同的申請(qǐng)大小決定具體的分配策略：

Huge(chunk): 申請(qǐng)內(nèi)存大于2M，直接調(diào)用系統(tǒng)分配，分配若干個(gè)chunk
Large(page): 申請(qǐng)內(nèi)存大于3K(3/4 page_size)，小于2044K(511 page_size)，分配若干個(gè)page
Small(slot): 申請(qǐng)內(nèi)存小于等于3K(3/4 page_size)

2.zend堆結(jié)構(gòu)

chunk由512個(gè)page組成，其中第一個(gè)page用于保存chunk結(jié)構(gòu)，剩下的511個(gè)page用于內(nèi)存分配，page主要用于Large、Small兩種內(nèi)存的分配；heap是表示內(nèi)存池的一個(gè)結(jié)構(gòu)，它是最主要的一個(gè)結(jié)構(gòu)，用于管理上面三種內(nèi)存的分配，Zend中只有一個(gè)heap結(jié)構(gòu)。但在多線程模式下(ZTS)會(huì)有多個(gè)heap，也就是說(shuō)每個(gè)線程都有一個(gè)獨(dú)立的內(nèi)存池

3.內(nèi)存分配

Huge分配

超過(guò)2M內(nèi)存的申請(qǐng)，與通用的內(nèi)存申請(qǐng)沒(méi)有太大差別，只是將申請(qǐng)的內(nèi)存塊通過(guò)單鏈表進(jìn)行了管理。huge的分配實(shí)際就是分配多個(gè)chunk，chunk的分配也是large、small內(nèi)存分配的基礎(chǔ)，它是ZendMM向系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存的唯一粒度。在申請(qǐng)chunk內(nèi)存時(shí)有一個(gè)關(guān)鍵操作，那就是將內(nèi)存地址對(duì)齊到ZEND_MM_CHUNK_SIZE，也就是說(shuō)申請(qǐng)的chunk地址都是ZEND_MM_CHUNK_SIZE的整數(shù)倍

Large分配

大于3/4的page_size(4KB)且小于等于511個(gè)page_size的內(nèi)存申請(qǐng)，也就是一個(gè)chunk的大小夠用(之所以是511個(gè)page而不是512個(gè)是因?yàn)榈谝粋€(gè)page始終被chunk結(jié)構(gòu)占用)，如果申請(qǐng)多個(gè)page的話分配的時(shí)候這些page都是連續(xù)的 。如果直到最后一個(gè)chunk也沒(méi)找到則重新分配一個(gè)新的chunk并插入chunk鏈表,

chunk->free_map利用bitmap來(lái)記錄每組的page的使用情況

a.首先會(huì)直接跳過(guò)group1，直接到group2檢索
b.在group2中找到第一個(gè)可用page位置：67，然后向下找第一個(gè)不可用page位置：69，找到的可用內(nèi)存塊長(zhǎng)度為2，小于3，表示此內(nèi)存塊不可用
c.接著再次在group2中查找到第一個(gè)可用page位置：71,然后向下找到第一個(gè)不可用page位置：75,內(nèi)存塊長(zhǎng)度為4，大于3，表示找到一個(gè)符合的位置，雖然已經(jīng)找到可用內(nèi)存塊但并不"完美"，先將這個(gè)并不完美的page_num及l(fā)en保存到best、best_len，如果后面沒(méi)有比它更完美的就用它了
d.再次檢索，發(fā)現(xiàn)group2已無(wú)可用page，進(jìn)入group3，找到可用內(nèi)存位置：page 130-132，大小比c中找到的合適，所以最終返回的page就是130-132
e.page分配完成后會(huì)將free_map對(duì)應(yīng)整數(shù)的bit位從page_num至(page_num+page_count)置為1

Small分配

small內(nèi)存指的是小于(3/4 page_size)的內(nèi)存，這些內(nèi)存首先也是申請(qǐng)了1個(gè)或多個(gè)page，然后再將這些page按固定大小切割了，所以第一步與上一節(jié)Large分配完全相同。small內(nèi)存總共有30種固定大小的規(guī)格：8,16,24,32,40,48,56,64,80,96,112,128 ... 1792,2048,2560,3072 Byte，我們把這稱之為slot，這些slot的大小是有規(guī)律的:最小的slot大小為8byte，前8個(gè)slot依次遞增8byte，后面每隔4個(gè)遞增值乘以2

step1: 首先根據(jù)申請(qǐng)內(nèi)存的大小在heap->free_slot中找到對(duì)應(yīng)的slot規(guī)格bin_num，如果當(dāng)前slot為空則首先分配對(duì)
應(yīng)的page，free_slot[bin_num]始終指向第一個(gè)可用的slot
step2: 如果申請(qǐng)內(nèi)存大小對(duì)應(yīng)的的slot鏈表不為空則直接返回free_slot[bin_num]，然后將free_slot[bin_num]指向
下一個(gè)空閑位置
step3: 釋放內(nèi)存時(shí)先將此內(nèi)存的next_free_slot指向free_slot[bin_num]，然后將free_slot[bin_num]指向釋放的內(nèi)存，也就是將釋放的內(nèi)存插到鏈表頭部