《Apache源代码全景分析》.pdf

Apache 内存池内幕(1) 对于 APR 中的所有的对象中，内存池对象应该是其余对象内存分配的基础，不 仅是APR 中的对象，而且对于整个Apache 中的大部分对象的内存都是从内存池 中进行分配的，因此我们将把内存池作为整个APR 的基础。 2.1 内存池概述 在 C 语言中，内存管理的问题臭名昭著，一直是开发人员最头疼的问题。对于小 型程序而言，少许的内存问题，比如内存泄露可能还能忍受，但是对于 Apache 这种大负载量的服务器而言，内存的问题变得尤其重要，因为丝毫的内存泄露 以及频繁的内存分配都可能导致服务器的效率下降甚至崩溃。 通常情况下，内存的分配和释放通常都是 mallloc 和 free 显式进行的。这样做 显得单调无味，同时也可能充满各种令人厌恶的问题。对同一块内存的多次释放 通常会导致页面错误，而一直不释放又导致内存泄露，并且使得服务器性能大 大下降。 为了在大而且复杂的Apache 中避免内在的内存管理问题，Apache 的开发者创建 了一套基于池概念的内存管理方案，最后这套方法移到APR 中成为通用的内存 管理方案。 在这套方案中，核心概念是池的概念。Apache 中的内存分配的基本结构都是资 源池，包括线程池，套接字池等等。内存池通常是一块很大的内存空 间，一次 性被分配成功，然后需要的时候直接去池中取，而不需要重新分配，这样避免 的频繁的malloc 操作，而且另一方面，即时内存的使用者忘记释放内存 或者 根本就不想分配，那么这些内存也不会丢失，它们仍然保存在内存池中，当内 存池被销毁的时候这些内存将自动的被销毁。 由于Apache 中的大部分资源的分配都是从内存池中分配的，因此对于大部分的 Apache 函数，如果其内部需要进行资源分配，那么它的函数参数中总是会带有 一个内存池参数，该内存池参数指明分配内存来自的内存池，比如下面的两个 函数： APR_DECLARE(apr_array_header_t *) apr_array_copy(apr_pool_t *p,const apr_array_header_t *arr); APU_DECLARE_NONSTD(apr_status_t) apr_bucket_setaside_noop(apr_bucket *data,apr_pool_t *pool); 由于在函数的内部需要进行内存分配，因此这两个函数的参数中都指定了一个 apr_pool_t 的结构，用以指名函数内存分配来自的内存池。在后面的大部分过 程中我们对于该参数将不再做多余的解释。 Apache 中的内存池并不是仅仅一个内存池，相反而是存在多个内存池，这些内 存池之间形成层次结构。如果Apache 中仅仅存在一个内存池的 话，潜在的问题 是所有的内存分配都来自这个池，而且最要命的这些内存必须在整个 Apache 关 闭时候才被释放，这一点显然不是那么合情合理，为此 Apache 中根据处理阶 段的周期长短又引出了子内存池的概念，与之对应的是父内存池以及根内存池 的概念，它们的唯一区别就是存在的周 的不同而已。比如 对于HTTP 连接而言， 包括两种内存池：连接内存池和请求内存池。由于一个连接可能包含多个请求， 因此连接的生存周 总是比一个请求的周期长，为此连接处 理中所需要的内存 则从连接内存池中分配，而请求则从请求内存池中分配。而一个请求处理完毕后 请求内存池被释放，一个连接处理后连接内存池被释放。根内存池 在整个 Apache 运行 间都存在。Apache 中一个内存池的层次结构图可以大致如下描述： 内存池的层次图 2.2 内存池分配结点 在了解内存池的概念之前，我们首先了解一些内存池分配结点的概念。为了能够 方便的对分配的内存进行管理，Apache 中使用了内存结点的概念来 描述每次 分配的内存块。其结构类型则描述为 apr_memnode_t，该结构定义在文件 Apr_allocator.h 中，其定义如下： /** basic memory node structure */ struct apr_memnode_t { apr_memnode_t *next; /** next memnode */ apr_memnode_t **ref; /** reference to self */