1、首先,你的开发环境允许你写内存池。(不要跟我说你拿着Python来写个内存池哈) 2、其次,多学学开源的/不开源的优秀线程池源码设计,人家是经过千锤百炼的。比如GNU、nginx、STL等。 5、针对特殊场景甚至可以为重要的线程单独开内存池。 6、内存池可以节省内存,提高缓存命中率。当然,你要是觉得不需要那就不需要咯。 ---- 内存池案例 英文版,可以选择跳过这一part。 nginx中的内存池是在创建的时候就设定好了大小, 在以后分配小块内存的时候,如果内存不够,则是重新创建一块内存串到内存池中,而不是将原有的内存池进行扩张。 当要分配大块内存时,则是在内存池外面再分配空间进行管理的,称为大块内存池。 文件描述符 * 2.
而对于某一个具体的应用程序来说,适合自身特定的内存分配释放模式的自定义内存池则可以获得更好的性能。 ---- 2.内存池简介 2.1内存池的定义 内存池(Memory Pool)是一种内存分配方式。 这样做的一个显著优点是,使得内存分配效率得到提升。 2.3内存池的分类 应用程序自定义的内存池根据不同的适用场景又有不同的类型。从线程安全的角度来分,内存池可以分为单线程内存池和多线程内存池。 相对而言,单线程内存池性能更高,而多线程内存池适用范围更广。 ---- 3. 经典的内存池技术 内存池(Memory Pool)技术因为其对内存管理有着显著的优点,在各大项目中应用广泛,备受推崇。 (2)每个对象连同一个指向下一个对象的指针一起构成一个内存节点(Memory Node)。各个空闲的内存节点通过指针来形成一个链表,链表的每一个内存节点都是一块可供分配的内存空间。 刚开始,所有的内存节点都是自由的,被串成链表。 (2)指针标量memBlockHeader是用来把所有申请的内存块(Memory Block)串成一个内存块链表,以便通过它可以释放所有申请的内存。
,即可释放其相关的内存池,降低了开发中对内存资源管理的复杂度,也减少了内存碎片的存在. 所以在Nginx使用内存池时总是只申请,不释放,使用完毕后直接destroy整个内存池.我们来看下内存池相关的实现。 ngx_pool_t *next; ngx_uint_t failed; } ngx_pool_data_t;实现: 这三个数据结构构成了基本的内存池的主体 .通过ngx_create_pool可以创建一个内存池,通过ngx_palloc可以从内存池中分配指定大小的内存。 Nginx的内存池不仅用于内存方面的管理,还可以通过ngx_pool_cleanup_add来添加内存池释放时的回调函数,以便用来释放自己申请的其他相关资源。
定长内存池介绍 定长内存池就是一个固定内存申请或释放大小的内存池,其特点是:①性能达到极致。②不需要考虑内存碎片问题。 2.内存申请释放问题 当一块内存块用完,需要再开辟的时候,其判断条件是当前的对象类型的大小,是否大于内存池剩余内存的大小,如果是,那么需要再向系统申请一大块内存。如果不是,则直接分配给使用者。 (int i = 0; i < N; ++i) { //通过定长内存池的New申请对象 v2.push_back(TNPool.New()); } for (int i = 0; i < N; ++i) { //通过定长内存池的Dlete释放内存 TNPool.Delete(v2[i]); } v2.clear(); } size_t end2 = - begin2 << std::endl; } 测试结果 可以看到,new/delete的时间是定长内存池4倍左右(平均)。
内存池到设计初衷: 1、效率:提前申请个池,直接使用效率有所提升,且里面有字节对齐的申请方式。 2、防止出错:统一在生命周期结束时通过销毁内存池释放所有资源,避免中间异常返回忘记释放资源,造成资源泄漏。 适用场景: 管理一批具有相同生命周期的资源,使用时只管申请不进行释放,然后在生命周期结束时直接销毁内存池进行资源释放。 陷阱: 使用内存池申请的内存一般来说除了生命周期结束,销毁内存吃,否则是释放不掉的。(ngx_pfree只会释放大内存,不会释放小内存)。 所以对于需要频繁申请释放的小内存或生命周期不一致的一批内存是不适合用nginx的内存池的,应该用ngx_alloc、ngx_free进行申请和释放。
内存池 内存池, 是使用池来进行内存管理, 使动态内存分配时达到 malloc 或者 new 的效果。 由于内存碎片的存在,一个有效的方案是预先分配一些内存大小相同的内存块,许多实时操作系统都适用了内存池。一种简单的内存池实现如下图所示: ? 获取分配内存的访问指针 释放以前分配的内存块 内存池将句柄划分为池索引、内存块索引以及版本, 从而在内部解释句柄。 池和内存块索引允许使用句柄快速访问对应的块, 而在每个新分配中增量的版本允许检测已经释放内存块的句柄。 内存池允许使用恒定的执行时间来分配内存。 吾家洗砚池头树,朵朵花开淡墨痕 —— 元 · 王冕《墨梅》 附记: 1)文中图片来自网络,如若侵权,告知删除 2)《深入分布式缓存》一书在京东断货后,现已第三次印刷,已有现货,谢谢友人们的支持!
一、为什么需要内存池 内存是非常宝贵的资源,需要最优访问; 操作系统适合管理大块内存,如一页(4096字节),不适合小块内存分配;不做内存池管理,容易产生内存碎片,会出现剩余内存够 ,但没有一块连续内存来分配,会引起操作系统把程序HOLD住来整理碎片的情况; 另外直接调用操作系统分配内存会导致从用户态切换到内核态,开销比较大; 二、内存池设计目标: 1、化零为整,减少系统调用 ; 2、不出现内存泄露; 3、高效,尽量无锁设计; 三、PHP内存池实现 ? 也是长度为64的数组,每个下标管理的内存范围是前开闭区间,设下标为i,则管理内存长度为[2^i, 2^(i+1))。 2、释放3100字节内存 3100的二进制是110000011100,从左到右数第二位是1,所以放在右子树上。 ?
内存池(Memery Pool)技术是在真正使用内存之前,先申请分配一定数量的、大小相等(一般情况下)的内存块留作备用。 作为一个在这些情况下确保分配的方式,内核开发者创建了一个已知为内存池(或者是 "mempool" )的抽象,内核中内存池真实地只是相当于后备缓存,它尽力一直保持一个空闲内存列表给紧急时使用,而在通常情况下有内存需求时还是从公共的内存中直接分配 下面看下内核内存池的源码,内核内存池的源码在中,实现上非常简洁,描述内存池的结构; mempool_t在头文件中定义,结构描述如下: typedef struct mempool_s { spinlock_t 、申请元素的方法、释放元素的方法,以及一个可选的内存源(通常是一个cache),内存池对象创建完成后会自动调用alloc方法从pool_data上分配min_nr个元素用来填充内存池。 mempool其实是一种后备池,在内存紧张的情况下才会真正从池中获取,这样也就能保证在极端情况下申请对象的成功率,单也不一定总是会成功,因为内存池的大小毕竟是有限的,如果内存池中的对象也用完了,那么进程就只能进入睡眠
在计算机中,有很多使用"池"这种技术的地方。除了内存池,还有连接池,线程池,对象池等等 。 2,内存池 内存池是指程序预先从操作系统申请一大块的内存。 当程序退出(或特定时间)时,内存池才将之前申请的内存真正释放,还给操作系统 。 3,内存池主要解决的问题 内存池的设计就是为了解决频繁向操作系统申请资源的问题,从而提高程序运行的效率。 如下图所示: 三,实现一个定长内存池 所谓定长内存池,顾名思义,它就是用来解决固定内存大小的申请。而我们的高并发内存池实现的是任意大小的内存申请。 为什么要实现一个定长内存池? 首先,定长内存池相对于高并发内存池来说,实现起来简单。同时定长内存池这里的实现设计思想,在后面的项目中也会使用到。 定长内存池的设计 有了对内存池的理解之后,这里的实现就没有什么太大的问题。
使用内存池第一点削除了内存泄漏的问题,第二点减低在分配内存时带来的损耗 从某种意义上讲,内存池强制你遵循一种面相会话(session-oriented)的方式进行编程,一个内存池是一个种会话上下文环境 内存池原本为小内存快而设计的,事实上一个内存池的初始化大小只有8k,如果你需要一个很大的内存块,比如需要一个几M字节的内存,你就不应该考虑使用内存池了 备注:在默认的情况下,通过内存池分配的内存是不会自动的返还给操作系统的 (sub pool),每一个内存池可以有一个父内存池。 因此内存池可以构建成一个树形结构(tree),apr_pool_create()的第二个参数就是父内存池,当你使用NULL作为父内存池的时候,新创建的内存池将被编程根内存池,你可以在这个内存池下创建字内存池 当你在一个树形内存池中使用apr_pool_destroy()的时候,这个内存池的子内存池也会被销毁。当你调用apr_pool_clear()的时候,当前的内存池仍然可用,但是他的子内存池被销毁。
内存池经过了线程池,连接池的作用,内存池也就好理解了。内存池是专门使用数据结构将内存分配的任务交给内存池,不用每次分配内存的时候都自己使用 malloc 之类的。 简要分析内存池可以分为分配大块内存和小块内存,所以内存池应该维护两个链表,一个是负责小块内存的分配,另一个是大块内存的链表。 c 语言实现相对来说简单一些,先定义数据结构。 max 表示内存池分配最大的内存 };有了数据结构,然后就是数据结构的操作方法,所以对于内存池的操作方法定义如下:struct mp_pool_s *mp_create_pool(size_t size 上述是销毁内存池,先是大块内存销毁,然后是小块内存销毁,最后线程池销毁。 而既然我们要做一个内存池,那么这个指针的数据结构在其他地方分配多少不太合适,因此我们的指针也要在我们内存池分配。因此先定义一个分配内存的机制。
文章目录 关于设计内存池之我的想法 内存池案例 malloc 底层原理 jemalloc && tcmalloc Nginx内存池设计 基础数据结构 源码分析 ngx_create_pool 创建内存池 ngx_destroy_pool 销毁内存池 ngx_reset_pool 重置内存池 ngx_palloc 分配内存 ngx_pfree 内存清理 cleanup机制 关于设计内存池之我的想法 1、 (不要跟我说你拿着Python来写个内存池哈) 2、其次,多学学开源的/不开源的优秀线程池源码设计,人家是经过千锤百炼的。比如GNU、nginx、STL等。 Nginx内存池设计 Nginx 使用内存池对内存进行管理,把内存分配归结为大内存分配和小内存分配,申请的内存大小比同页的内存池最大值 max 还 大,则是大内存分配,否则为小内存分配。 文件描述符 * 2.
使用 delete 释放内存。 2. 内存池场景中的应用 在内存池的实现中,常常会通过一次性分配大块内存,并在这块内存上“定位”地创建多个对象。例如,你可能为内存池分配了128KB的内存,然后在这个内存块中管理多个对象。 在计算机中,有很多使用 “池” 这种技术的地方,除了内存池,还有连接池、 线程池、对象池等。 2.内存池 内存池是指程序预先从操作系统申请一块足够大内存,此后,当程序中需要申请内存的时候,不是直接向操作系统申请,而是直接从内存池中获取;同理,当程序释放内存的时候,并不真正将内存返回给操作系统, malloc本身其实已经很优秀,那么我们项目的原型tcmalloc就是在多线程高并发的场景下更胜一筹,所以这次我们实现的内存池需要考虑以下几方面的问题 1. 性能问题。 2.
对象内存池(Object Pool)是一种设计模式,旨在通过重用对象来提高性能,减少内存分配和释放的开销。 在 C++ 中,由于其手动内存管理的特性,使用对象内存池可以显著提高程序的效率,尤其是在需要频繁创建和销毁对象的场景中。 1. 对象内存池的概念 对象内存池的核心思想是维护一个对象的集合(池),当需要使用对象时,从池中获取一个对象,而不是每次都创建新的对象。当对象不再使用时,它会被放回池中,而不是被销毁。 这样可以减少内存分配和垃圾回收的频率。 1.1 主要组成部分 对象池:存储可重用对象的集合。 对象管理器:负责对象的分配和回收。 对象:实际使用的实例。 2. C++ 中的对象内存池实现 2.1 基本实现 以下是一个简单的 C++ 对象内存池的实现示例: #include <iostream> #include <vector> #include <memory
2 概念 可以定义任意数量的内存池。 每个内存池都由其内存地址引用。 内存池具有以下关键属性: 最小块大小,以字节为单位。它必须至少有4X字节长,其中X大于0。 最大块大小,以字节为单位。 为内存池的块提供内存的缓冲区。这必须至少为“最大块大小”乘以“最大大小块数”字节长。 内存池的缓冲区必须与N字节边界对齐,其中N是大于2的幂(即4,8,16,…)。 同样,每个1级块本身就是一个四元组块,可以用类似的方式将其划分为4个较小的“2级”块,依此类推。 因此,内存池块可以递归地分区为四个直到获得最小大小的块,此时不会发生进一步的划分。 3 操作 3.1 定义一个内存池 内存池使用 struct k_mem_pool 类型的变量来定义。 但是,由于内存池还需要许多可变大小的数据结构来表示其块集合及其四块的状态,因此内核不支持内存池的运行时定义。 内存池只能在编译时通过调用 K_MEM_POOL_DEFINE 来定义和初始化。
Postgresql内存上下文源码分析 1 数据库内存上下文 postgresql在7.1版本引入了内存上下文机制来解决日益严重的内存泄漏的问题,在引入了这种“内存池”机制后,数据库中的内存分配改为在“ 图 2-1 内存上下文数据结构 AllocSetContext结构的第一个指针用于指向MemoryContextData,也就是说TopMemoryContext实际上是一个AllocSetContext ,申请后将AllocBlockData结构置于空间的首部,其中freeptr和endptr用与指向当前内存块中空闲空间的首地址和当前内存块的尾地址,见图2-1中的“连续内存段(内存块)”。 从长度来看,这个数组可以保存11个内存片的链表,每一个链表都保存这特定大小的内存片: 图2-2 freelist 图2-2描述的就是freelist数组的结构,数组下标 (事实上如果多次在一个上下文申请内存,那么很快就会到达maxBlockSize,举个例子:TupleSort中申请内存块的大小序列为:8k 16k 32k 64k 128k 256k 512k 1M 2M
,值得我们学习,本文介绍内存池基本知识,nginx内存池的结构和关键代码,并用一个实际的代码例子作了进一步的讲解 一、内存池概述 内存池是在真正使用内存之前,预先申请分配一定数量的、大小相等(一般情况下 没有专门提供针对释放小块内存的函数,小块内存会在ngx_destory_pool 和 ngx_reset_pool的时候一并释放 区分小块内存和大块内存的原因有2个, 1、针对大块内存 如果它的生命周期远远短于所属的内存池,那么提供一个单独的释放函数是十分有意义的,但不区分大块内存和小块内存,针对大的内存块 便会无法提前释放了 2、大块内存与小块内存的界限是一页内存(p- nginx 内存池示意图2(新建了一个内存池节点和分配了2个大块内存,其中一个已经释放) 关键代码 创建内存池代码 ngx_pool_t * ngx_create_pool(size_t size, from the pool:\n"); int *a2 = ngx_palloc(pool, sizeof(int) * array_size);//分配第二块内存 用于创建数组,这个时候会创建第二个内存池节点
如果我们一次申请一块很大的内存块,后续所有的内存申请和分配,都是基于这一块内存来进行,这样效率就会提升很多,本文主要就是实现一个高效的固定大小的内存池。 : 图二 从函数实现内容来看,是初始化了内存池的头。 2、从first_block开始,查找一个有内存可分配的block,如果有,则分配,并将first_free指向该块的下一个地址。 ,查找所要释放的内存块pfree所在的block 2、将该block的first指向该pfree的偏移 3、该pfree的偏移指向之前block的first 注:2、3处相当于链表的插入 inline 内存池数据结果: 与库函数malloc相比,性能提升了大概25%左右 注:本文旨在于提供一种设计思路,在本文实现的内存池,仅仅支持单线程,固定大小的,读者可以针对该思路,进行改进
Nginx源码剖析之内存管理 2、内存池操作 2.1、创建内存池 ngx_pool_t * ngx_create_pool(size_t size, ngx_log_t *log) { for (p = pool, n = pool->d.next; /** void */; p = n, n = n->d.next) { ngx_log_debug2( return ngx_palloc_block(pool, size); //下文a节分析 } //2、如果大于max值,则执行大块内存分配的函数ngx_palloc_large NGX_LOG_EMERG, log, ngx_errno, "malloc() %uz bytes failed", size); } ngx_log_debug2( 上图这个内存池模型是由上3个小内存池构成的,由于第一个内存池上剩余的内存不够分配了,于是就创建了第二个新的内存池,第三个内存池是由于前面两个内存池的剩余部分都不够分配,所以创建了第三个内存池来满足用户的需求
1 前情提要 前面我们实现了高并发内存池的三层结构:线程缓存,中心缓存,页缓存: 线程缓存:每个线程中都有的一个内存块链表数组,按照TLS(线程本地存储)设计。 当我们有了一个页号在乘以页的大小就可以找到页的起始位置,在这里页的大小是2^13,即向左移动13位就可以得到页空间的起始位置 _n页数:表明span管理着多少页,即管理着多大的空间! 好的,接下来我们就来进行回收机制的处理 2 线程缓存的内存回收 我们明确几个要素: 线程缓存回收的是内存块,将内存块重新挂载到对应的自由链表中。 我调试老很久,解决2个主要的bug: ListTooLong函数参数没有传引用,导致对中心缓存的span的引用计数无法改变,导致程序崩溃!一开始以为是中心缓存没有对_usecount进行处理的问题。 经过漫长的Debug过程,最终是终于是在调试中确认了内存回收过程没有问题! 接下来就来测试多线程情况下能否成功运行: 没有问题!!! 这样高并发内存池的核心框架我们就写好了!!!