Redis中的内存管理:关于zmalloc

        Redis是一种使用C语言编写的NoSQL数据库，特点是高性能，高灵活性。但由于C语言没有自带GC，所以Redis在实际使用过程中，内存的分配和释放的合理性和高效性就非常重要。为了达到这个目的，Redis的实现中封装了C里的malloc,calloc,realloc和free函数来对自己的内存进行管理。这些实现都在zmalloc.h和zmalloc.c中。程序中维护一个use_memory，表示已用内存的大小，每当分配或释放内存时都会对其进行更新。

Redis中的zmalloc

void *zmalloc(size_t size) {
    void *ptr = malloc(size+PREFIX_SIZE);

    if (!ptr) zmalloc_oom_handler(size);
#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE
    update_zmalloc_stat_alloc(zmalloc_size(ptr));
    return ptr;
#else
    *((size_t*)ptr) = size;
    update_zmalloc_stat_alloc(size+PREFIX_SIZE);
    return (char*)ptr+PREFIX_SIZE;
#endif
}

可以看到，zmalloc函数传入一个size变量，表示当前想要分配的内存空间。然后调用封装起来的malloc分配了size+PREFIX_SIZE个字节。其中PREFIX_SIZE的宏定义如下：

#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE
#define PREFIX_SIZE (0)
#else
#if defined(__sun) || defined(__sparc) || defined(__sparc__)
#define PREFIX_SIZE (sizeof(long long))
#else
#define PREFIX_SIZE (sizeof(size_t))
#endif
#endif

对于不同平台来说，PREFIX_SIZE的值是不同的

• 若系统中存在Google的TC_MALLOC库，则使用tc_malloc一族函数代替原本的malloc一族函数。
• 若当前系统是Mac系统，则使用中的内存分配函数。
• 其他情况，则分配一个size_t的大小。

简单来讲，可以把PREFIX_SIZE看作一个size_t的大小（一般是4字节）。它的主要作用是来记录本次分配的内存空间大小，如下：

*((size_t*)ptr) = size;

ptr的前size_t个字节空间存放的是size，也就是本次分配空间的大小。

而update_zmalloc_stat_alloc是一个宏（不写成函数的原因可能是因为效率问题）。它的目的是更新used_memory，其定义如下：

#define update_zmalloc_stat_alloc(__n) do { \
    size_t _n = (__n); \
    if (_n&(sizeof(long)-1)) _n += sizeof(long)-(_n&(sizeof(long)-1)); \
    if (zmalloc_thread_safe) { \
        update_zmalloc_stat_add(_n); \
    } else { \
        used_memory += _n; \
    } \
} while(0)

理解这句话是很关键的：

if (_n&(sizeof(long)-1)) _n += sizeof(long)-(_n&(sizeof(long)-1)); 

说白了它进行了一个内存对齐的过程。因为在操作系统申请内存的时候，往往是对齐的，简单来讲，这样方便数据存放与传输。具体内容可以搜索“内存对齐”。
上面这句话先验证_n是不是sizeof(long)的整数倍，如果不是的话就进行一个向上取整的过程，令_n是sizeof(long)的整数倍。

关于zmalloc和它封装的malloc的关系，可以用下图来说明：