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1.为什么需要内存池
为什么需要内存池？
a. 在大量的小块内存的申请和释放的时候，能更快地进行内存分配（对比malloc和free）
b.减少内存碎片，防止内存泄露。
2.内存池的原理
内存池的原理非常简单，用申请一块较大的内存来代替N多的小内存块，当有需要malloc一块
比较小的内存是，直接拿这块大的内存中的地址来用即可。
当然，这样处理的缺点也是很明显的，申请一块大的内存必然会导致内存空间的浪费，但是
比起频繁地malloc和free，这样做的代价是非常小的，这是典型的以空间换时间。
一个典型的内存池如下图所示：
图一：一个典型的内存池。
首先定义这样一个结构体：
typedef struct MemoryBlock
{
char *Data ; //数据
std::size_t DataSize ; //总的大小
std::size_t UsedSize ; //已经用了的大小
MemoryBlock*Next ;
} MemoryBlock;
一个内存池就是这样一连串的内存块组成。当需要用到内存的时候，调用此内存池定义好的接口
GetMemory(),而需要删除的时候FreeMemory（）。
而GetMemory和FreeMemory干了什么呢？GetMemory只是简单返回内存池中可用空间的地址。
而FreeMemory干了两件事情：一： 改变UsedSize 的值，二：重新初始化这一内存区域。
3.nginx中的内存池
3.1 nginx内存池的结构表示
首先我们看一下nginx内存池的定义：
代码
ngx_pool_data_t d; // 表示数据区域
size_t max; // 内存池能容纳数据的大小
ngx_pool_t * current; // 当前内存池块（nginx中的内存池是又一连串的内存池链表组成的）
ngx_chain_t * chain; // 主要为了将内存池连接起来
ngx_pool_large_t * large; // 大块的数据
ngx_pool_cleanup_t * cleanup; // 清理函数
ngx_log_t * log; // 写log
};
nginx中的内存池和普通的有比较大的不同。nginx中的内存池是由N个内存池链表
组成的，当一个内存池满了以后，就会从下一个内存池中提取空间来使用。
对于ngx_pool_data_t的定义非常简单：
u_char * last;
u_char * end;
ngx_pool_t * next;
ngx_uint_t failed;
} ngx_pool_data_t;
其中last表示当前数据区域的已经使用的数据的结尾。
end表示当前内存池的结尾。
next表示下一个内存池，前面已经说过，再nignx中，当一个内存池空间
不足的时候，它不会扩大其空间，而是再新建一个内存池，组成一个内存池链表。
failed标志申请内存的时候失败的次数。
在理解了这个结构体后面的就非常简单了。
current 表示当前的内存池。
chain表示内存池链表。
large表示大块的数据。
对于ngx_pool_large_t定义如下：
ngx_pool_large_t * next;
void * alloc;
};
此结构体的定义也是非常简单的。一个内存地址的指针已经指向下一个地址的指针。
这里再解释下为什么需要有large数据块。当一个申请的内存空间大小比内存池的大小还要大的时候，
malloc一块大的空间，再内存池用保留这个地址的指针。
Cleanup保持存着内存池被销毁的时候的清理函数。
ngx_pool_cleanup_pt handler;
void * data;
ngx_pool_cleanup_t * next;
};
ngx_pool_cleanup_pt 是一个函数指针的典型用法，
在这个结果中保存这需要清理的数据指针以及相应的清理函数， 让内存池销毁
或其他需要清理内存池的时候，可以调用此结构体中的handler。
下面是我画的一张nginx的内存池的结构图。
<图1. ngx_pool 结构体>
3.2 nginx内存池源代码分析
要大体了解一个内存池，只需要了解其池子的创建，内存的分配以及池子的销毁即可。下面就分析下
ngx_pool_t的这个3个方面。注：其中有些代码可能与ngx_pool中的源代码有所差异，但是整体意思
绝对是一样的，本人的修改，只是为了更好的分析,比如 我就把所有写log的过程都去掉了。
3.2.1 ngx_create_pool
创建一个内存池
ngx_pool_t* ngx_create_poo(size_t size)
{
ngx_pool_t* p;
p = (ngx_pool_t*)malloc(size);
if (!p){
return NULL;
}
//计算内存池的数据区域
p->d->last = (u_char*)p + sizeof(ngx_pool_t);
p->d->end = (u_char*)p + size;
p->d->next = NULL;//下个内存池
p->d->failed = 0;
size = size - sizeof(ngx_pool_t);;
p->max = size;//最大数据
//我现在还是是一个单一的内存池
p->current = p;
p->chain = NULL;
//只有在需要的时候才分配大的内存区域
p->large = NULL;
p->cleanup = NULL;
return p;
}
nginx内存池的创建非常简单，申请一开size大小的内存，把它分配给 ngx_poo_t。
3.2.2 ngx_palloc
从内存池中分配内存.
void* ngx_palloc(ngx_pool_t* pool, size_t size)
{
u_char* m;
ngx_pool_t* p;
//遍历内存池，拿出可用的内存区域
if (size <= pool->max){
p = pool->current;
do {
m = p->d->last;
if ((size_t)(p->d->end - m) >= size) {
p->d->last = m + size;//用掉了当然要改变*last了
return m;
}
p = p->d->next;
} while (p);
return ngx_palloc_block(pool, size);
//所有的内存池都已经满了，我要再增加一个
}
//申请的内存超过了内存池的大小，所以用
return ngx_palloc_large(pool, size);
}
这个函数从内存池用拿出内存，如果当前内存池已满，到下一个内存池，如果所有的内存池已满，
增加一个新的内存池，如果申请的内存超过了内存池的最大值，从*large中分配
3.3.3 ngx_destroy_pool
内存池的销毁
void ngx_destroy_pool(ngx_pool_t* pool)
{
ngx_pool_t *p, *n;
ngx_pool_large_t *l;
ngx_pool_cleanup_t *c;
//调用清理函数
for (c = pool->cleanup; c; c = c->next) {
if (c->handler) {
c->handler(c->data);
}
}
//释放大块的内存
for (l = pool->large; l; l = l->next) {
if (l->alloc) {
free(l->alloc);
}
}
//小块的内存，真正意义上的内存池
for (p = pool, n = pool->d->next; /* void */; p = n, n = n->d->next) {
free(p);
//如果当前内存池为空，之后的毕为空
if (n == NULL) {
break;
}
}
}
销毁一个内存池其实就是干了三件事， 调用清理韩式， 释放大块的内存，释放内存池，需要注意的
一点是在nginx中， 小块内存除了在内存池被销毁的时候都是不能被释放的。
3.3.4 ngx_palloc_block
前面说过，在nginx中，当内存池满了以后，会增加一个新的内存池。这个动作就是靠ngx_palloc_block
函数实现的。
static void* ngx_palloc_block(ngx_pool_t* pool, size_t size)
{
u_char *m;
size_t psize;
ngx_pool_t *p, *pnew, *current;
psize = (size_t) (pool->d->end - (u_char *) pool);
m = (u_char*)malloc(psize);
if (!m){
return NULL;
}
//一个新的内存池
pnew = (ngx_pool_t*) m;
pnew->d->end = m +psize;
pnew->d->next = NULL;
pnew->d->failed = 0;
//是不是和ngx_palloc很相似啊
m += sizeof(ngx_pool_data_t);
pnew->d->last = m + size;
current = pool->current;
//遍历到内存池链表的末尾
for (p = current; p->d->next; p = p->d->next) {
if (p->d->failed++ > 4) {//为什么4？推测是个经验值
current = p->d->next;
}
}
p->d->next = pnew;
pool->current = current ? current : pnew;
return m;
}
这个函数就是申请了一块内存区域，变为一个内存池，然后把它连接到原来内存池的末尾。
3.3.5 ngx_palloc_large 和ngx_pfree
在nginx中，小块内存除了在内存池销毁之外是不能释放的，但是大块内存却可以，这两个
函数就是用来控制大块内存的申请和释放， 代码也非常简单，调用malloc申请内存，连接到
ngx_pool_large_t中 和 调用free释放内存。这里就不贴上代码了。
