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详解MySQL数据库之MEM_ROOT

2015-12-28 01:04    it168网站原创  作者: zxszcaijin 编辑: 崔月

  【IT168 技术】本文详细解说了MySQL中使用非常广泛的MEM_ROOT的结构体,同时省去debug部分的信息,仅分析正常情况下,mysql中使用MEM_ROOT来做内存分配的部分。

  在具体分析之前我们先例举在该结构体使用过程中用到的一些宏:

    #define MALLOC_OVERHEAD 8 //分配过程中,需要保留一部分额外的空间
    #define ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP 4096 //后续会继续分析该宏的用途
    #define ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP 10 //后续会继续分析该宏的用途

    #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). */
    #define MY_MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) //求两个数值之间的最大值
    #define MY_MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b)) //求两个数值之间的最小值

  下面再来看看MEM_ROOT结构体相关的信息:

    typedef struct st_mem_root
    {
    USED_MEM *free; //free block link list的链表头指针
    USED_MEM *used;//used block link list的链表头指针
    USED_MEM *pre_alloc; //预先分配的block
    size_t min_malloc; //如果block剩下的可用空间小于该值,将会从free list移动到used list
    size_t block_size; //每次初始化的空间大小
    unsigned int block_num; //记录实际的block数量,初始化为4
    unsigned int first_block_usage; //free list中的第一个block 测试不满足分配空间大小的次数
    void (*error_handler)(void);//分配失败的错误处理函数
    } MEM_ROOT;

  以下是分配具体的block信息.

    typedef struct st_used_mem
    {
    struct st_used_mem *next; //指向下一个分配的block
    unsigned int left; //该block剩余的空间大小
    unsigned int size; //该block的总大小
    } USED_MEM;

  其实MEM_ROOT在分配过程中,是通过双向链表来管理used和free的block:

详解MySQL数据库之MEM_ROOT

  MEM_ROOT的初始化过程如下:

    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;
    }

  初始化过程中,block_size空间为block_size-ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE。因为在内存不够,需要扩容时,是通过mem_root->block_num >>2 * block_size 来扩容的,所以mem_root->block_num >>2 至少为1,因此在初始化的过程中mem_root->block_num=4(注:4>>2=1)。

详解MySQL数据库之MEM_ROOT

  下面来看看具体分配内存的步骤:

    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:如果该block是通过mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)计算出来的,则已经去掉了ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM),这里重复了。
    *prev=next;
    }

    point= (uchar*) ((char*) next+ (next->size-next->left));
    /*TODO: next part may be unneded due to mem_root->first_block_usage counter*/
    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;
    }
    }

  上述代码的具体逻辑如下:

  1.查看free链表,寻找满足空间的block。如果找到了合适的block,则:

  • 1.1 直接返回该block从size-left处的初始地址即可。当然,在free list遍历的过程中,会去判断free list中第一个block中left的空间不满足需要分配的空间,且该block中已经查找过了10次(ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP)都不满足分配长度,且该block剩余空间小于4k(ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP),则将该block 移动到used链表中。

  2.如果free链表中,没有合适的block,则:

  • 2.1 分配 mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)和length+ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM))中比较大的作为新的block内存空间。

  • 2.2 根据该block的使用情况,将该block挂在used或者free链表上。

  这里需要注意的是二级指针的使用:

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

  prev指向的是最后一个block的next指向的地址的地址:

详解MySQL数据库之MEM_ROOT

  所以将prev的地址替换为new block的地址,即将该new block加到了free list的结尾:

  *prev=next;

详解MySQL数据库之MEM_ROOT

  总结:

  MEM_ROOT的内存分配采用的是启发式分配算法,随着后续block的数量越多,单个block的内存也会越大:block_size= mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)。

原文地址:http://blog.chinaunix.net/uid-20708886-id-5581118.html

标签: mysql , 数据库
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