MySQL MEM_ROOT詳解及執行個體代碼_Mysql

MySQL MEM_ROOT詳解

這篇文章會詳細解說MySQL中使用非常廣泛的MEM_ROOT的結構體，同時省去debug部分的資訊，僅分析正常情況下，mysql中使用MEM_ROOT來做記憶體配置的部分。

在具體分析之前我們先例舉在該結構體使用過程中用到的一些宏:

#define MALLOC_OVERHEAD 8 //分配過程中，需要保留一部分額外的空間#define ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP 4096 //後續會繼續分析該宏的用途#define ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP 10 //後續會繼續分析該宏的用途#define ALIGN_SIZE(A) MY_ALIGN((A),sizeof(double))#define MY_ALIGN(A,L) (((A) + (L) - 1) & ~((L) - 1))#define ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE (MALLOC_OVERHEAD + sizeof(USED_MEM) + 8)/* Define some useful general macros (should be done after all headers). *//*作者：www.manongjc.com */#define MY_MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) //求兩個數值之間的最大值#define MY_MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b)) //求兩個數值之間的最小值

下面再來看看MEM_ROOT結構體相關的資訊:

typedef struct st_mem_root{ USED_MEM *free;         /* free block link list的鏈表頭指標 */ USED_MEM *used;         /* used block link list的鏈表頭指標 */ USED_MEM *pre_alloc;       /* 預先分配的block */ size_t min_malloc;       /* 如果block剩下的可用空間小於該值，將會從free list移動到used list */ size_t block_size;       /* 每次初始化的空間大小 */ unsigned int block_num;       /* 記錄實際的block數量,初始化為4 */ unsigned int first_block_usage;   /* free list中的第一個block 測試不滿足分配空間大小的次數 */ void (*error_handler)( void );     /* 分配失敗的錯誤處理函數 */} MEM_ROOT;

以下是分配具體的block資訊.

typedef struct st_used_mem{   struct st_used_mem *next; //指向下一個分配的block  unsigned int left; //該block剩餘的空間大小  unsigned int size; //該block的總大小} USED_MEM;

其實MEM_ROOT在分配過程中，是通過雙向鏈表來管理used和free的block:

MEM_ROOT的初始化過程如下:

void init_alloc_root( MEM_ROOT *mem_root, size_t block_size, size_t pre_alloc_size __attribute__( (unused) ) ){ mem_root->free  = mem_root->used = mem_root->pre_alloc = 0; mem_root->min_malloc = 32; mem_root->block_size = block_size - ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE; mem_root->error_handler = 0; mem_root->block_num = 4; /* We shift this with >>2 */ mem_root->first_block_usage = 0;}

初始化過程中，block_size空間為block_size-ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE。因為在記憶體不夠，需要擴容時，是通過mem_root->block_num >>2 * block_size 來擴容的，所以mem_root->block_num >>2 至少為1，因此在初始化的過程中mem_root->block_num=4(注:4>>2=1)。

下面來看看具體分配記憶體的步驟:

void *alloc_root( MEM_ROOT *mem_root, size_t length ){ size_t get_size, block_size; uchar * point; reg1 USED_MEM *next = 0; reg2 USED_MEM **prev; length = ALIGN_SIZE( length ); if ( (*(prev = &mem_root->free) ) != NULL ) { if ( (*prev)->left < length &&    mem_root->first_block_usage++ >= ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP &&    (*prev)->left < ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP ) {  next  = *prev;  *prev  = next->next; /* Remove block from list */  next->next  = mem_root->used;  mem_root->used  = next;  mem_root->first_block_usage = 0; } for ( next = *prev; next && next->left < length; next = next->next )  prev = &next->next; } if ( !next ) {    /* Time to alloc new block */ block_size = mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2); get_size = length + ALIGN_SIZE( sizeof(USED_MEM) ); get_size = MY_MAX( get_size, block_size ); if ( !(next = (USED_MEM *) my_malloc( get_size, MYF( MY_WME | ME_FATALERROR ) ) ) ) {  if ( mem_root->error_handler )  (*mem_root->error_handler)();  DBUG_RETURN( (void *) 0 );               /* purecov: inspected */ } mem_root->block_num++; next->next = *prev; next->size = get_size; next->left = get_size - ALIGN_SIZE( sizeof(USED_MEM) );  /* bug:如果該block是通過mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)計算出來的，則已經去掉了ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM)，這裡重複了。 */ *prev = next; } point = (uchar *) ( (char *) next + (next->size - next->left) );/*TODO: next part may be unneded due to mem_root->first_block_usage counter*//* 作者：www.manongjc.com */ if ( (next->left -= length) < mem_root->min_malloc ) {                                    /* Full block */ *prev  = next->next;          /* Remove block from list */ next->next  = mem_root->used; mem_root->used  = next; mem_root->first_block_usage = 0; }}

上述代碼的具體邏輯如下:

1.查看free鏈表，尋找滿足空間的block。如果找到了合適的block,則：

1.1 直接返回該block從size-left處的初始地址即可。當然，在free list遍曆的過程中，會去判斷free list
中第一個block中left的空間不滿足需要分配的空間，且該block中已經尋找過了10次
(ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP)都不滿足分配長度，且該block剩餘空間小於
4k(ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP),則將該block 移動到used鏈表中。

2.如果free鏈表中，沒有合適的block，則：

2.1 分配 mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)和length+ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM))
中比較大的作為新的block記憶體空間。

2.2 根據該block的使用方式，將該block掛在used或者free鏈表上。

這裡需要注意的是二級指標的使用:

for (next= *prev ; next && next->left < length ; next= next->next)prev= &next->next;}

prev指向的是最後一個block的next指向的地址的地址：

所以將prev的地址替換為new block的地址，即將該new block加到了free list的結尾:*prev=next;

總結：

MEM_ROOT的記憶體配置採用的是啟發學習法分配演算法，隨著後續block的數量越多，單個block的記憶體也會越大:block_size= mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2) .

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