Redis源代码分析之一：内存管理——Zmalloc

首先Zmalloc的接口定义在头文件Zmalloc.h里：

void *zmalloc(size_t size);
void *zcalloc(size_t size);
void *zrealloc(void *ptr, size_t size);
void zfree(void *ptr);
char *zstrdup(const char *s);
size_t zmalloc_used_memory(void);
void zmalloc_enable_thread_safeness(void);
float zmalloc_get_fragmentation_ratio(void);
size_t zmalloc_get_rss(void);

前五个函数对应于C标准库函数。zmalloc_used_memory用来返回当前已用内存。

举例分析zmalloc函数：

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

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

和标准库的malloc函数的区别在于，zmalloc还在内存块头部保存了内存块的大小。

PREFIX_SIZE定义为系统中一个标准的size_t的大小：

update_zmalloc_stat_alloc是一个宏，用来更新内存占用量的统计，定义为：

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

如果启用了线程安全选项，将在加锁之后才对临界变量used_memory_mutex进行修改。相关变量定义在：

static size_t used_memory = 0;
static int zmalloc_thread_safe = 0;
pthread_mutex_t used_memory_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

在函数size_t zmalloc_used_memory(void)中，返回已占用内存量的大小，即静态变量used_memory。

函数zmalloc_get_rss()获取RSS(Resident Set Size) 的方式有三种：如果定义了PROC_FS，那么将从"/proc/[getpid()]/stat"中读取；如果定义了TASK_INFO，将从该进程id对应的task_info_t结构中读取resident_size变量；最后，如果前两者都没有定义，那么简单地返回used_memory。

zmalloc_get_fragmentation_ratio(void)计算碎片率的公式为：(float)zmalloc_get_rss()/zmalloc_used_memory()。