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PHP内存池中的存储层
作者:admin 发表时间:2013/7/20 人气:
 

  PHP的内存管理器是分层(hierarchical)的。这个管理器共有三层:存储层(storage)、堆(heap)层和 emalloc/efree 层。存储层通过 malloc()、mmap() 等函数向系统真正的申请内存,并通过free()函数释放所申请的内存。

  存储层通常申请的内存块都比较大,这里申请的内存大并不是指storage层结构所需要的内存大,只是堆层通过调用存储层的分配方法时,其以段的格式申请的内存比较大,存储层的作用是将内存分配的方式对堆层透明化。

  首先看storage层的结构:

  1. /* Heaps with user defined storage */
  2. typedef struct _zend_mm_storage zend_mm_storage;
  3. typedef struct _zend_mm_segment {
  4. size_t size;
  5. struct _zend_mm_segment *next_segment;
  6. } zend_mm_segment;
  7. typedef struct _zend_mm_mem_handlers {
  8. const char *name;
  9. zend_mm_storage* (*init)(void *params); //初始化函数
  10. void (*dtor)(zend_mm_storage *storage); //析构函数
  11. void (*compact)(zend_mm_storage *storage);
  12. zend_mm_segment* (*_alloc)(zend_mm_storage *storage, size_t size); //内存分配函数
  13. zend_mm_segment* (*_realloc)(zend_mm_storage *storage, zend_mm_segment *ptr, size_t size); //重新分配内存函数
  14. void (*_free)(zend_mm_storage *storage, zend_mm_segment *ptr); //释放内存函数
  15. } zend_mm_mem_handlers;
  16. struct _zend_mm_storage {
  17. const zend_mm_mem_handlers *handlers; //处理函数集
  18. void *data;
  19. };

  内存的分配方式,调用的函数是_zend_mm_storage结构中的处理函数集,而内存是以段的形式表现的。

  4种内存方案

  PHP在存储层共有4种内存分配方案: malloc,win32,mmap_anon,mmap_zero。默认使用malloc分配内存,如果设置了ZEND_WIN32宏,则为windows版本,调用HeapAlloc分配内存,剩下两种内存方案为匿名内存映射,并且PHP的内存方案可以通过设置变量来修改。

  官方说明如下:

  The Zend MM can be tweaked using ZEND_MM_MEM_TYPE and ZEND_MM_SEG_SIZE environment variables. Default values are “malloc” and “256K”.Dependent on target system you can also use “mmap_anon”, “mmap_zero” and “win32″ storage managers.

  在代码中,对于这4种内存分配方案,分别对应实现了zend_mm_mem_handlers中的各个处理函数。配合代码的简单说明如下:

  1. /* 使用mmap内存映射函数分配内存 写入时拷贝的私有映射,并且匿名映射,映射区不与任何文件关联。*/
  2. # define ZEND_MM_MEM_MMAP_ANON_DSC {"mmap_anon", zend_mm_mem_dummy_init, zend_mm_mem_dummy_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_mmap_anon_alloc, zend_mm_mem_mmap_realloc, zend_mm_mem_mmap_free}
  3. /* 使用mmap内存映射函数分配内存 写入时拷贝的私有映射,并且映射到/dev/zero。*/
  4. # define ZEND_MM_MEM_MMAP_ZERO_DSC {"mmap_zero", zend_mm_mem_mmap_zero_init, zend_mm_mem_mmap_zero_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_mmap_zero_alloc, zend_mm_mem_mmap_realloc, zend_mm_mem_mmap_free}
  5. /* 使用HeapAlloc分配内存 windows版本 关于这点,注释中写的是VirtualAlloc() to allocate memory,实际在程序中使用的是HeapAlloc*/
  6. # define ZEND_MM_MEM_WIN32_DSC {"win32", zend_mm_mem_win32_init, zend_mm_mem_win32_dtor, zend_mm_mem_win32_compact, zend_mm_mem_win32_alloc, zend_mm_mem_win32_realloc, zend_mm_mem_win32_free}
  7. /* 使用malloc分配内存 默认为此种分配 如果有加ZEND_WIN32宏,则使用win32的分配方案*/
  8. # define ZEND_MM_MEM_MALLOC_DSC {"malloc", zend_mm_mem_dummy_init, zend_mm_mem_dummy_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_malloc_alloc, zend_mm_mem_malloc_realloc, zend_mm_mem_malloc_free}
  9. static const zend_mm_mem_handlers mem_handlers[] = {
  10. #ifdef HAVE_MEM_WIN32
  11. ZEND_MM_MEM_WIN32_DSC,
  12. #endif
  13. #ifdef HAVE_MEM_MALLOC
  14. ZEND_MM_MEM_MALLOC_DSC,
  15. #endif
  16. #ifdef HAVE_MEM_MMAP_ANON
  17. ZEND_MM_MEM_MMAP_ANON_DSC,
  18. #endif
  19. #ifdef HAVE_MEM_MMAP_ZERO
  20. ZEND_MM_MEM_MMAP_ZERO_DSC,
  21. #endif
  22. {NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL}
  23. };

  关于匿名内存映射的优点

  mmem_zero方案:

(SVR 4 ) /dev/zero Memory Mapping

  1. 可以将伪设备 “/dev/zero” 作为参数传递给mmap而创建一个映射区。/dev/zero的特殊在于,对于该设备文件所有的读操作都返回值为0的指定长度的字节流 ,任何写入的内容都被丢弃。我们的兴趣在于用它来创建映射区,用/dev/zero创建的映射区,其内容被初始为0。

  2. 使用/dev/zero的优点在于,mmap创建映射区时,不需要一个时间存在的文件,伪文件 /dev/zero 就足够了。缺点是只能用在相关进程间。相对于相关进程间的通信,使用线程间通信效率要更高一些。不管使用那种技术,对共享数据的访问都需要进行同步。

  mmem_anon方案:

  (4.4 BSD) Anonymous Memory Mapping

  1. 匿名内存映射与使用/dev/zero类型,都不需要真实的文件。要使用匿名映射之需要向mmap传入MAP_ANON标志,并且fd参数置为-1。

  2. 所谓匿名,指的是映射区并没有通过fd与文件路径名相关联。匿名内存映射用在有血缘关系的进程间。

  win32方案中堆内存分配的声明

  函数HeapAlloc声明如下:

  1. WINBASEAPI
  2. __out_opt
  3. HANDLE
  4. WINAPI
  5. HeapCreate(
  6. __in DWORD flOptions,
  7. __in SIZE_T dwInitialSize,
  8. __in SIZE_T dwMaximumSize
  9. );
  10. WINBASEAPI
  11. BOOL
  12. WINAPI
  13. HeapDestroy(
  14. __in HANDLE hHeap
  15. );
  16. WINBASEAPI
  17. __bcount(dwBytes)
  18. LPVOID
  19. WINAPI
  20. HeapAlloc(
  21. __in HANDLE hHeap,
  22. __in DWORD dwFlags,
  23. __in SIZE_T dwBytes
  24. );
  25. WINBASEAPI
  26. BOOL
  27. WINAPI
  28. HeapFree(
  29. __inout HANDLE hHeap,
  30. __in DWORD dwFlags,
  31. __deref LPVOID lpMem
  32. );
  33. WINBASEAPI
  34. SIZE_T
  35. WINAPI
  36. HeapSize(
  37. __in HANDLE hHeap,
  38. __in DWORD dwFlags,
  39. __in LPCVOID lpMem
  40. );

◆hHeap是进程堆内存开始位置。

◆dwFlags是分配堆内存的标志。

◆dwBytes是分配堆内存的大小。

  初始化

  在zend_mm_startup启动时,程序会根据配置设置内存分配方案和段分配大小,如下所示代码:

  1. ZEND_API zend_mm_heap *zend_mm_startup(void)
  2. {
  3. int i;
  4. size_t seg_size;
  5. char *mem_type = getenv("ZEND_MM_MEM_TYPE");
  6. char *tmp;
  7. const zend_mm_mem_handlers *handlers;
  8. zend_mm_heap *heap;
  9. if (mem_type == NULL) {
  10. i = 0;
  11. } else {
  12. for (i = 0; mem_handlers[i].name; i++) {
  13. if (strcmp(mem_handlers[i].name, mem_type) == 0) {
  14. break;
  15. }
  16. }
  17. if (!mem_handlers[i].name) {
  18. fprintf(stderr, "Wrong or unsupported zend_mm storage type '%s'\n", mem_type);
  19. fprintf(stderr, " supported types:\n");
  20. for (i = 0; mem_handlers[i].name; i++) {
  21. fprintf(stderr, " '%s'\n", mem_handlers[i].name);
  22. }
  23. exit(255);
  24. }
  25. }
  26. handlers = &mem_handlers[i];
  27. tmp = getenv("ZEND_MM_SEG_SIZE");
  28. if (tmp) {
  29. seg_size = zend_atoi(tmp, 0);
  30. if (zend_mm_low_bit(seg_size) != zend_mm_high_bit(seg_size)) {
  31. fprintf(stderr, "ZEND_MM_SEG_SIZE must be a power of two\n");
  32. exit(255);
  33. } else if (seg_size < ZEND_MM_ALIGNED_SEGMENT_SIZE + ZEND_MM_ALIGNED_HEADER_SIZE) {
  34. fprintf(stderr, "ZEND_MM_SEG_SIZE is too small\n");
  35. exit(255);
  36. }
  37. } else {
  38. seg_size = ZEND_MM_SEG_SIZE;
  39. }
  40. //....代码省略
  41. }

  第1121~1138行遍历整个mem_handlers数组,确认内存分配方案,如果没有设置ZEND_MM_MEM_TYPE变量,默认使用malloc方案,如果是windows(即ZEND_WIN32),则默认使用win32方案,如果设置了ZEND_MM_MEM_TYPE变量,则采用设置的方案。

  第1140~1152行确认段分配大小,如果设置了ZEND_MM_SEG_SIZE变量,则使用设置的大小,此处会判断所设置的大小是否满足2的倍数,并且大于或等于ZEND_MM_ALIGNED_SEGMENT_SIZE + ZEND_MM_ALIGNED_HEADER_SIZE;如果没有设置没使用默认的ZEND_MM_SEG_SIZE。


下一篇文章:PHP的16进制互转



文章来源:SenSheng.net.cn
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