(PHP7内核剖析-9) 内存管理

ygyooo 发布于2019-06-28 18:43 / 2134人阅读

摘要：但在多线程模式下会有多个，也就是说每个线程都有一个独立的内存池内存分配分配超过内存的申请，与通用的内存申请没有太大差别，只是将申请的内存块通过单链表进行了管理。的分配实际就是分配多个，的分配也是内存分配的基础，它是向系统申请内存的唯一粒度。

1.Zend内存池

内存池是内核中最底层的内存操作，定义了三种粒度的内存块：chunk、page、slot，每个chunk的大小为2M，page大小为4KB，一个chunk被切割为512个page，而一个或若干个page被切割为多个slot，所以申请内存时按照不同的申请大小决定具体的分配策略：

Huge(chunk): 申请内存大于2M，直接调用系统分配，分配若干个chunk
Large(page): 申请内存大于3K(3/4 page_size)，小于2044K(511 page_size)，分配若干个page
Small(slot): 申请内存小于等于3K(3/4 page_size)

2.zend堆结构

chunk由512个page组成，其中第一个page用于保存chunk结构，剩下的511个page用于内存分配，page主要用于Large、Small两种内存的分配；heap是表示内存池的一个结构，它是最主要的一个结构，用于管理上面三种内存的分配，Zend中只有一个heap结构。但在多线程模式下(ZTS)会有多个heap，也就是说每个线程都有一个独立的内存池

3.内存分配

Huge分配

超过2M内存的申请，与通用的内存申请没有太大差别，只是将申请的内存块通过单链表进行了管理。huge的分配实际就是分配多个chunk，chunk的分配也是large、small内存分配的基础，它是ZendMM向系统申请内存的唯一粒度。在申请chunk内存时有一个关键操作，那就是将内存地址对齐到ZEND_MM_CHUNK_SIZE，也就是说申请的chunk地址都是ZEND_MM_CHUNK_SIZE的整数倍

Large分配

大于3/4的page_size(4KB)且小于等于511个page_size的内存申请，也就是一个chunk的大小够用(之所以是511个page而不是512个是因为第一个page始终被chunk结构占用)，如果申请多个page的话分配的时候这些page都是连续的 。如果直到最后一个chunk也没找到则重新分配一个新的chunk并插入chunk链表,

chunk->free_map利用bitmap来记录每组的page的使用情况

a.首先会直接跳过group1，直接到group2检索
b.在group2中找到第一个可用page位置：67，然后向下找第一个不可用page位置：69，找到的可用内存块长度为2，小于3，表示此内存块不可用
c.接着再次在group2中查找到第一个可用page位置：71,然后向下找到第一个不可用page位置：75,内存块长度为4，大于3，表示找到一个符合的位置，虽然已经找到可用内存块但并不"完美"，先将这个并不完美的page_num及len保存到best、best_len，如果后面没有比它更完美的就用它了
d.再次检索，发现group2已无可用page，进入group3，找到可用内存位置：page 130-132，大小比c中找到的合适，所以最终返回的page就是130-132
e.page分配完成后会将free_map对应整数的bit位从page_num至(page_num+page_count)置为1

Small分配

small内存指的是小于(3/4 page_size)的内存，这些内存首先也是申请了1个或多个page，然后再将这些page按固定大小切割了，所以第一步与上一节Large分配完全相同。small内存总共有30种固定大小的规格：8,16,24,32,40,48,56,64,80,96,112,128 ... 1792,2048,2560,3072 Byte，我们把这称之为slot，这些slot的大小是有规律的:最小的slot大小为8byte，前8个slot依次递增8byte，后面每隔4个递增值乘以2

step1: 首先根据申请内存的大小在heap->free_slot中找到对应的slot规格bin_num，如果当前slot为空则首先分配对
应的page，free_slot[bin_num]始终指向第一个可用的slot
step2: 如果申请内存大小对应的的slot链表不为空则直接返回free_slot[bin_num]，然后将free_slot[bin_num]指向
下一个空闲位置
step3: 释放内存时先将此内存的next_free_slot指向free_slot[bin_num]，然后将free_slot[bin_num]指向释放的内存，也就是将释放的内存插到链表头部

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