Ubuntu 下 nginx-1.24.0 源码分析 - ngx_crc32_table_init 函数

 ngx_crc32_table_init

声明在 src/core/ngx_crc32.h 

ngx_int_t ngx_crc32_table_init(void);

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实现在 src/core/ngx_crc32.c

ngx_int_t
ngx_crc32_table_init(void)
{
    void  *p;

    if (((uintptr_t) ngx_crc32_table_short
          & ~((uintptr_t) ngx_cacheline_size - 1))
        == (uintptr_t) ngx_crc32_table_short)
    {
        return NGX_OK;
    }

    p = ngx_alloc(16 * sizeof(uint32_t) + ngx_cacheline_size, ngx_cycle->log);
    if (p == NULL) {
        return NGX_ERROR;
    }

    p = ngx_align_ptr(p, ngx_cacheline_size);

    ngx_memcpy(p, ngx_crc32_table16, 16 * sizeof(uint32_t));

    ngx_crc32_table_short = p;

    return NGX_OK;
}

解析 

在 Nginx 的源码中，ngx_crc32_table_init 函数是一个非常重要的初始化函数，用于优化 CRC32 校验算法的性能

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背景知识：CRC32 校验与查表法

CRC32（循环冗余校验）是一种广泛使用的校验算法，主要用于检测数据传输或存储中的错误。

Nginx 使用了两种查表法来加速 CRC32 的计算：

1. 小表（16 元素） ：占用 64 字节，适合短数据的快速计算。
2. 大表（256 元素） ：占用 1024 字节，适合长数据的高效处理。

为了进一步优化性能，Nginx 将小表对齐到 CPU 缓存行大小（ngx_cacheline_size），以减少缓存未命中带来的性能损失。

这就是 ngx_crc32_table_init 函数的核心任务。

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函数原型

ngx_int_t ngx_crc32_table_init(void);

• 作用：初始化 CRC32 短表，确保其内存对齐到 CPU 缓存行

• 返回值：

  • NGX_OK：初始化成功或无需初始化

  • NGX_ERROR：内存分配失败

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缓存行对齐检查

if (((uintptr_t) ngx_crc32_table_short
      & ~((uintptr_t) ngx_cacheline_size - 1))
    == (uintptr_t) ngx_crc32_table_short)
{
    return NGX_OK;
}

首先检查全局变量 ngx_crc32_table_short 是否已经对齐到 CPU 缓存行边界

• ngx_crc32_table_short 是一个指向小表（16 元素）的指针。
• (uintptr_t) ngx_crc32_table_short 将指针转换为整数，方便进行位运算。
• ~((uintptr_t) ngx_cacheline_size - 1) 计算出一个掩码，用于提取对齐地址的高位部分。
• 如果 ngx_crc32_table_short 已经对齐，则直接返回 NGX_OK，无需额外操作

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分配内存 

    p = ngx_alloc(16 * sizeof(uint32_t) + ngx_cacheline_size, ngx_cycle->log);
    if (p == NULL) {
        return NGX_ERROR;
    }

如果小表未对齐，则需要重新分配一块足够大的内存

ngx_alloc 是 Nginx 提供的内存分配函数，类似于 malloc

分配的内存大小为 16 * sizeof(uint32_t) + ngx_cacheline_size，即小表的实际大小加上缓存行大小

如果分配失败（返回 NULL），则返回 NGX_ERROR。

空间计算：

数据部分：16 个 uint32_t → 64 字节（短表大小）

对齐余量：+ ngx_cacheline_size 确保即使原始指针未对齐，调整后仍有足够空间

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内存对齐调整 

    p = ngx_align_ptr(p, ngx_cacheline_size);

将分配的内存指针对齐到缓存行边界

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 数据迁移

    ngx_memcpy(p, ngx_crc32_table16, 16 * sizeof(uint32_t));

将原始的小表数据（ngx_crc32_table16）复制到对齐后的内存区域

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更新全局变量 

    ngx_crc32_table_short = p;

将全局变量 ngx_crc32_table_short 更新为对齐后的指针

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 返回成功状态

    return NGX_OK;
}

初始化完成，返回 NGX_OK 表示成功