[Memcached] Slab Allocation的MC项占用空间分析及实践

引子

从Slab Allocation原理知道，当MC选择一个Slab class的Chunk存放item数据，必须计算item的空间大小以选择合适的Slab class。按照很多人理解，item是不是只包含缓存对象的value？假设不是，那如何精确计算item的空间大小呢？从这个问题延伸，Chunk是不是只存放缓存对象的value？

源码分析

先看图1的item结构体，包含item、key、suffix、data等内容，注意key/data存放的数据不只是我们认为的key/value，下面将从源码层面计算item的长度。

图1 item结构体

摘录函数item_make_header()计算item长度的代码如下：

sizeof(item) + nkey + *nsuffix + nbytes;//计算总大小  

从下面一行代码，可知nkey = key.length + 1。

size_t ntotal = item_make_header(nkey + 1, flags, nbytes, suffix, &nsuffix); 

从函数do_item_alloc()函数注释知nbytes是要存储的value长度+2，因为在value的结尾处还要加上"\r\n"，即 nbytes = value.length + 2。
从下面一行代码，可知nsuffix后缀长度为：

*nsuffix = (uint8_t) snprintf(suffix, 40, " %d %d\r\n", flags, nbytes - 2);  

所以ntotal=sizeof(item)+key.length+1+(" %d %d\r\n", flags, nbytes - 2).length+value.lenght+2，其中32位机器item结构是32字节，64位机器item结构是48字节。
从下面一行代码，如果开启CAS功能，ntotal += sizeof(uint64_t)，uint64_t是8字节。

 if (settings.use_cas) {//开启了CAS功能  
    ntotal += sizeof(uint64_t);  
}  

static size_t item_make_header(const uint8_t nkey, const int flags, const int nbytes,  
                     char *suffix, uint8_t *nsuffix) {  
    /* suffix is defined at 40 chars elsewhere.. */  
    *nsuffix = (uint8_t) snprintf(suffix, 40, " %d %d\r\n", flags, nbytes - 2);  
    return sizeof(item) + nkey + *nsuffix + nbytes;//计算总大小  
}  
  
//key、flags、exptime三个参数是用户在使用set、add命令存储一条数据时输入的参数。  
//nkey是key字符串的长度。nbytes则是用户要存储的data长度+2,因为在data的结尾处还要加上"\r\n"  
//cur_hv则是根据键值key计算得到的哈希值。  
item *do_item_alloc(char *key, const size_t nkey, const int flags,  
                    const rel_time_t exptime, const int nbytes,  
                    const uint32_t cur_hv) {  
    uint8_t nsuffix;  
    item *it = NULL;  
    char suffix[40];  
    //要存储这个item需要的总空间。要注意第一个参数是nkey+1，所以上面的那些宏计算时  
    //使用了(item)->nkey + 1  
    size_t ntotal = item_make_header(nkey + 1, flags, nbytes, suffix, &nsuffix);  
    if (settings.use_cas) {//开启了CAS功能  
        ntotal += sizeof(uint64_t);  
    }  
  
    //根据大小判断从属于哪个slab  
    unsigned int id = slabs_clsid(ntotal);  
    if (id == 0)//0表示不属于任何一个slab  
        return 0;  
      
    ...  
  
    it = slabs_alloc(ntotal, id);//从slab分配器中申请内存  
    it->refcount = 1;  
    it->it_flags = settings.use_cas ? ITEM_CAS : 0;  
    it->nkey = nkey;  
    it->nbytes = nbytes;  
    memcpy(ITEM_key(it), key, nkey);//这里只拷贝nkey个字节，最后一个字节空着  
    it->exptime = exptime;  
    memcpy(ITEM_suffix(it), suffix, (size_t)nsuffix);  
    it->nsuffix = nsuffix;  
  
    return it;  
}  

实践出真知

图2查询key=emp4900001的value字节长度，key占用10字节，value占用93字节。从上面的公式计算item.length = 48 + 8 + 10 + 1 + (" 1 93\r\n").length + 93 + 2 = 169 Bytes。

图2 查询key的value的字节长度

通过图3的mem_requested和used_chunks计算item.length=59066176/349504=169 Bytes，证明从源码分析item长度正确。

图 3 stats slabs命令结果