一、为什么需要内存池
内存是非常宝贵的资源，需要最优访问；
操作系统适合管理大块内存，如一页（4096字节），不适合小块内存分配；不做内存池管理，容易产生内存碎片，会出现剩余内存够，但没有一块连续内存来分配，会引起操作系统把程序HOLD住来整理碎片的情况；
另外直接调用操作系统分配内存会导致从用户态切换到内核态，开销比较大；
二、内存池设计目标：
1、化零为整，减少系统调用；
2、不出现内存泄露；
3、高效，尽量无锁设计；
三、PHP内存池实现
这是官方的示意图，其中free_buckets代表小块内存列表，large_free_buckets代表大块内存列表，还有一个rest_buckets, 鸟哥的解释是："这个结构是个双向列表, 用来保存一些PHP分配后剩下的内存, 避免无意义的把剩余内存插入free_buckets带来的性能问题"。
对于小块内存, PHP还引入了cache机制:
引入cache机制希望做到,一次定位就能查找分配。
其中free_bitmap和和large_free_bitmap为位图，指示对应位相应的内存索引是否有空闲内存。
下面会具体说明PHP是如何管理内存，在说明之前先说明下环境，笔记实验的机器是64位的，下面的数据都是基于这个前提。
PHP内存管理主要是围绕free_buckets和large_free_buckets这二个数组来 展开的，这二个数组都是一个长度为64的数组。
1、小块内存管理
free_buckets管理长度小于等于528字节的内存，free_buckets[0]管理长度为长度16-23字节的内存，free_buckets[1]管理长度为24-31字节的内存，依此类推……
其中每一项又是一个双向链表，讲起来比较抽象，我们来画图描述下分配和释放内存后内存的布局吧。
刚开始free_buckets数组每项都为NULL：
归还32字节内存后
归还36字节内存后
下次假设要分配长度32-39字节之间的内存如35，直接从下标2中遍历元素，只要哪个元素的长度大于等于要分配的长度，即将长度为36的内存归还。
接下来我们看下小块内存的分配是怎么处理的，为了保证内存分配的高效，PHP每次会从操作系统分配大块内存，默认是256KB，可以通过环境变量ZEND_MM_SEG_SIZE来设置。
从操作系统分配内存后，PHP会根据前面的换算关系，将内存块放到相应的内存块中，便于后续快速分配。
2、大块内存管理
小块内存管理长度小于等于528（参考宏ZEND_MM_MAX_SMALL_SIZE的定义）字节的内存，大于528的都由large_free_buckets来管理，large_free_buckets也是长度为64的数组，每个下标管理的内存范围是前开闭区间，设下标为i，则管理内存长度为[2^i, 2^(i+1))。
举几个例子，large_free_buckets[9]的下标为9，2的9次方是512， 所以其管理长度为512-1023之间的内存；
large_free_buckets[10]管理长度为1024-2047之间的内存；large_free_buckets[11]管理长度为2048-4095之间的内存……
这样一共可以管理最大2^64的内存，当然实际不会用这么多，因为PHP有内存限制相关参数。
可以看到，在大块内存的设计时，并没有和小块内存一样每个下标管理的内存长度差为8，而是下一个下标管理的长度为上一个下标管理的长度的2倍；之所以这样设计，因为大块内存比较大，不用太细的管理，另外就是要尽量节省内存，如果相邻下标管理内存长度差为8字节，则需要很大的数组来管理这些内存。
这样设计还会有个问题，可能会造成巨大的内存浪费，如下标10管理1024-2047之间的内存，如果释放一块长度为2046的内存，但申请的时候只要1030字节，则多余的1016字节就白白浪费了，对于这个问题，PHP通过树和双向列表来管理：
什么意思呢，结合释放内存的过程说明下：
1）、释放2048字节内存
结合前面讲的，落在下标的11元素上，2048的二进制是100000000000，其中第1个1表示落在哪个下标中，这里从右到左数排第12位，从0开始计算就是第11位；
从左到右数第二位是0，所以放到下标1这个元素的左子树上。
2、释放3100字节内存
3100的二进制是110000011100，从左到右数第二位是1，所以放在右子树上。
3、释放4093字节内存
4093的二进制是111111111101，从左到右第二位是1，放右子树上，发现右子树已经有了3100，再往右数，第三位还是1，所以放到3100的右子树上
申请的时候就是扫这个顺序扫描的，如果对应二进制位为0，则扫描左子树，如果为1则扫描右子树。
举个例子，这时如果要申请2900字节内存，转成二进制为101101010100，从左往右第2位为1，所以走到3100这里就返回了，而不会分配到4093字节的内存。
四、总结
1、PHP的内存分配主要是围绕两个数组来展开：free_buckets和large_free_buckets，其中前者用来管理小块内存，后者用来管理大块内存。
2、对于小块内存，做到尽量可以再次使用，分成64个区段，每段管理的内存字节间隔为8，即下标为0管理16-23，下标1管理24-31，依此类推……
3、对于大块内存，数组不宜过大，所以数组的长度也是64，但是为了不浪费内存，采用树+双向列表来管理，方便快速查找，也不会浪费太多内存。
4、内存分配时先从操作系统分配较大块内存，分配完后放入上述相应的数组中，方便下次使用。
