redis源代码解读之内存管理————zmalloc文件

本文章主要记录本人在看redis源代码的一些理解和想法。由于功力有限，肯定会出现故障，所以。希望高手给出指正。

第一篇就是内存相关的介绍。由于我喜欢先看一些组件的东西，再看总体的流程。

先上一下代码吧

头文件

//主要提供内存分配和释放的基础功能

void *zmalloc(size_t size);//主要提供内存分配和释放的基础功能
void *zcalloc(size_t size);
void *zrealloc(void *ptr, size_t size);
void zfree(void *ptr);
char *zstrdup(const char *s);
size_t zmalloc_used_memory(void);
void zmalloc_enable_thread_safeness(void);
void zmalloc_set_oom_handler(void (*oom_handler)(size_t));
float zmalloc_get_fragmentation_ratio(void);
size_t zmalloc_get_rss(void);
size_t zmalloc_get_private_dirty(void);
void zlibc_free(void *ptr);

#ifndef HAVE_MALLOC_SIZE
size_t zmalloc_size(void *ptr);
#endif

0.前言

在这块代码我们能够看到HAVE_ATOMIC 宏定义，有什么作用呢。

该文件主要提供了tcmalloc 和jemalloc内存的管理。

tcmalloc是google perftool的一部分。与一般的内存池不同，它直接与os打交道，内存闲置时os会进行回收(stl内存池就不回收)，同一时候使用TLS(Thread local storage)管理内存池，避免一个线程内分配内存都要同步。

jemalloc与tcmalloc相似,作者Jason Evans是Free BSD开发者,性能与使用率与tcmalloc不相伯仲。

tcmalloc更方便与google perftool集成，进行性能评測。

zmalloc主要是 提供了对malloc函数的封装，假设是glibc的malloc函数，那么分配的内存是长度+要分配的的内存。然后将头部放入大小

1.申请内存

void *zmalloc(size_t size) {
    void *ptr = malloc(size+PREFIX_SIZE);

    if (!ptr) zmalloc_oom_handler(size);
#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE
    update_zmalloc_stat_alloc(zmalloc_size(ptr));
    return ptr;
#else
    *((size_t*)ptr) = size;
    update_zmalloc_stat_alloc(size+PREFIX_SIZE);
    return (char*)ptr+PREFIX_SIZE;
#endif
}

 update_zmalloc_stat_alloc(zmalloc_size(ptr));是先将自己内存对齐，假设long是4位就对齐到4的整数倍。然后将内存的大小记录下来到一个全局变量中

例如以下代码

#define update_zmalloc_stat_alloc(__n) do { \
    size_t _n = (__n); \
    if (_n&(sizeof(long)-1)) _n += sizeof(long)-(_n&(sizeof(long)-1)); \
    if (zmalloc_thread_safe) { \
        update_zmalloc_stat_add(_n); \
    } else { \
        used_memory += _n; \
    } \
} while(0)

内存对其有非常多种方式，他这样的也是非常有意思。

使用long就能够无论是64机器还是32位机器了。假设是在多线程情况下是使用了相互排斥锁。

假设没定义宏HAVE_MALLOC_SIZE，就在内存的前边四个字节存储器大小。最后返回内存的起始地址。

同理

void *zcalloc(size_t size)

该方法封装了calloc 函数功能。

2.又一次申请内存

代码例如以下

void *zrealloc(void *ptr, size_t size) {
#ifndef HAVE_MALLOC_SIZE
    void *realptr;
#endif
    size_t oldsize;
    void *newptr;

    if (ptr == NULL) return zmalloc(size);
#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE
    oldsize = zmalloc_size(ptr);
    newptr = realloc(ptr,size);
    if (!newptr) zmalloc_oom_handler(size);

    update_zmalloc_stat_free(oldsize);
    update_zmalloc_stat_alloc(zmalloc_size(newptr));
    return newptr;
#else
    realptr = (char*)ptr-PREFIX_SIZE;
    oldsize = *((size_t*)realptr);
    newptr = realloc(realptr,size+PREFIX_SIZE);
    if (!newptr) zmalloc_oom_handler(size);

    *((size_t*)newptr) = size;
    update_zmalloc_stat_free(oldsize);
    update_zmalloc_stat_alloc(size);
    return (char*)newptr+PREFIX_SIZE;
#endif
}

该方法就是对指定的一段内存又一次申请指定大小的内存。地址没变化。

3.释放内存

void zfree(void *ptr) {
#ifndef HAVE_MALLOC_SIZE
    void *realptr;
    size_t oldsize;
#endif

    if (ptr == NULL) return;
#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE
    update_zmalloc_stat_free(zmalloc_size(ptr));
    free(ptr);
#else
    realptr = (char*)ptr-PREFIX_SIZE;
    oldsize = *((size_t*)realptr);
    update_zmalloc_stat_free(oldsize+PREFIX_SIZE);
    free(realptr);
#endif
}

4.拷贝内存，封装了memcpy函数

char *zstrdup(const char *s) {
    size_t l = strlen(s)+1;
    char *p = zmalloc(l);

    memcpy(p,s,l);
    return p;
}

5获取RSS 物理内存值

通过查看进程的/proc/pid/stat 文件的第23行。

size_t zmalloc_get_rss(void) {
    int page = sysconf(_SC_PAGESIZE);
    size_t rss;
    char buf[4096];
    char filename[256];
    int fd, count;
    char *p, *x;

    snprintf(filename,256,"/proc/%d/stat",getpid());
    if ((fd = open(filename,O_RDONLY)) == -1) return 0;
    if (read(fd,buf,4096) <= 0) {
        close(fd);
        return 0;
    }
    close(fd);

    p = buf;
    count = 23; /* RSS is the 24th field in /proc/<pid>/stat */
    while(p && count--) {
        p = strchr(p,' ');
        if (p) p++;
    }
    if (!p) return 0;
    x = strchr(p,' ');
    if (!x) return 0;
    *x = '\0';

    rss = strtoll(p,NULL,10);
    rss *= page;
    return rss;
}

6.内存使用率

/* Fragmentation = RSS / allocated-bytes */
float zmalloc_get_fragmentation_ratio(void) {
    return (float)zmalloc_get_rss()/zmalloc_used_memory();
}

7.多线程下的原子添加

#ifdef HAVE_ATOMIC
#define update_zmalloc_stat_add(__n) __sync_add_and_fetch(&used_memory, (__n))
#define update_zmalloc_stat_sub(__n) __sync_sub_and_fetch(&used_memory, (__n))
#else
#define update_zmalloc_stat_add(__n) do { \
    pthread_mutex_lock(&used_memory_mutex); \
    used_memory += (__n); \
    pthread_mutex_unlock(&used_memory_mutex); \
} while(0)

#define update_zmalloc_stat_sub(__n) do { \
    pthread_mutex_lock(&used_memory_mutex); \
    used_memory -= (__n); \
    pthread_mutex_unlock(&used_memory_mutex); \
} while(0)

#endif

redis这块内存使用谷歌和jemalloc 进行的内存管理是很高效的。

对外提供的接口也比較简洁。

值得学习。

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