MySQL MEM_ROOT详细讲解

这篇文章会详细解说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) &amp; ~((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) &gt; (b) ? (a) : (b)) //求两个数值之间的最大值  #define MY_MIN(a, b) ((a) <p>下面再来看看MEM_ROOT结构体相关的信息:</p><pre class="brush:php;toolbar:false">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:

MySQL MEM_ROOT详细讲解

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-&gt;free            = mem_root-&gt;used = mem_root-&gt;pre_alloc = 0;      mem_root-&gt;min_malloc        = 32;      mem_root-&gt;block_size        = block_size - ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE;      mem_root-&gt;error_handler        = 0;      mem_root-&gt;block_num        = 4; /* We shift this with &gt;&gt;2 */      mem_root-&gt;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)。

MySQL MEM_ROOT详细讲解

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 = &amp;mem_root-&gt;free) ) != NULL )      {          if ( (*prev)-&gt;left first_block_usage++ &gt;= ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP &amp;&amp;               (*prev)-&gt;left next; /* Remove block from list */              next-&gt;next            = mem_root-&gt;used;              mem_root-&gt;used            = next;              mem_root-&gt;first_block_usage    = 0;          }          for ( next = *prev; next &amp;&amp; next-&gt;left next )              prev = &amp;next-&gt;next;      }      if ( !next )      {       /* Time to alloc new block */          block_size    = mem_root-&gt;block_size * (mem_root-&gt;block_num &gt;&gt; 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-&gt;error_handler )                  (*mem_root-&gt;error_handler)();              DBUG_RETURN( (void *) 0 );                              /* purecov: inspected */          }          mem_root-&gt;block_num++;          next-&gt;next    = *prev;          next-&gt;size    = get_size;          next-&gt;left    = get_size - ALIGN_SIZE( sizeof(USED_MEM) );    /* bug:如果该block是通过mem_root-&gt;block_size * (mem_root-&gt;block_num &gt;&gt; 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-&gt;size - next-&gt;left) );  /*TODO: next part may be unneded due to mem_root-&gt;first_block_usage counter*/  /* 作者:www.manongjc.com */      if ( (next-&gt;left -= length) min_malloc )      {                                                                       /* Full block */          *prev                = next-&gt;next;                   /* Remove block from list */          next-&gt;next            = mem_root-&gt;used;          mem_root-&gt;used            = next;          mem_root-&gt;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 &amp;&amp; next-&gt;left next)  prev= &amp;next-&gt;next;  }

prev指向的是最后一个block的next指向的地址的地址:

MySQL MEM_ROOT详细讲解

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;

MySQL MEM_ROOT详细讲解

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) .

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THE END
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