pg的内存管理机制一：AllocSet的内存分配

1 AllocSet的内存分配涉及到的方法和数据结构

话说

MemoryContextMethods结构里的函数实现了pg里AllocSet和MemoryContext的内存管理机制，定义见下面。

 

 

typedef struct MemoryContextMethods

{

     void    *(*alloc) (MemoryContext context, Size size);

     /* call this free_p in case someone #define's free() */

     void     (*free_p) (MemoryContext context, void *pointer);

     void    *(*realloc) (MemoryContext context, void *pointer, Size size);

     void     (*init) (MemoryContext context);

     void     (*reset) (MemoryContext context);

     void     (*delete) (MemoryContext context);

     Size     (*get_chunk_space) (MemoryContext context, void *pointer);

     bool     (*is_empty) (MemoryContext context);

     void     (*stats) (MemoryContext context);

#ifdef MEMORY_CONTEXT_CHECKING

     void     (*check) (MemoryContext context);

#endif

} MemoryContextMethods;

 

其中alloc由静态函数AllocSetAlloc()实现，具体签名在下面。它实现了AllocSet相关的内存分配机制。

static void * AllocSetAlloc(MemoryContext context, Size size)

在写AllocSet内存分配机制之前，先看两个和内存分配与管理密切相关的结构Allockblock和AllockChunk，这个在前面的文章http://beigang.iteye.com/blog/1266554和http://beigang.iteye.com/blog/1279177里已经提到不止一次了。

    Allockblock和AllockChunk都是内存里的块，AllockBlock类型是AllockBlockData *， AllocChunk类型是AllockChunkData*，AllocBlock是AllocSet用malloc分配的内存单元，包含着一到多个AllockChunk，AllocChunk是MemoryContextMethods.alloc请求分配的内存单元，将来由MemoryContextMethods.free_p释放，放到AllocSet的freelist链表数组的大小合适的链表里，以后被MemoryContextMethods.alloc再分配。

AllockBlockData和AllockChunkData的定义如下

 

typedef struct AllocBlockData

{

    AllocSet    aset;           /* aset that owns this block */

    AllocBlock  next;           /* next block in aset's blocks list */

    char       *freeptr;        /* start of free space in this block */

    char       *endptr;         /* end of space in this block */

} AllocBlockData;

 

typedef struct AllocChunkData

{

    /* aset is the owning aset if allocated, or the freelist link if free */

    void       *aset;

    /* size is always the size of the usable space in the chunk */

    Size        size;

#ifdef MEMORY_CONTEXT_CHECKING

    /* when debugging memory usage, also store actual requested size */

    /* this is zero in a free chunk */

    Size        requested_size;

#endif

} AllocChunkData;

 

2 AllocSetAlloc

下面就写MemoryContextMethods.alloc的实现者AllocSetAlloc()这个函数。这个内存分配过程还是有点复杂的，下面先上个图，然后分块解读处理流程。

 

 

AllocSetAlloc分配内存流程图

 

根据上面的图，按红紫蓝黄绿的顺序做简要分解，具体的还是看流程图吧，算法基本上都在图里面了。

先声明一点，TopMemoryContext所用内存是用malloc独立分的，其他的AllocSet都是调用AllocSetAlloc分得。

现在分解红色块。首先传进来要在其上分配内存的AllocSet和请求的大小，如果请求大小没有超过AllocChunk的最大大小8k，就在该AllocSet的空闲可用AllocChunk链表数组freelist（后面分析这个freelist）合适大小的链表里找有没有可以使用的AllocChunk，如果没有的话就把请求大小加上AllocChunk的大小（图中的Q），然后在AllocSet的AllocBlock链表blocks里找，看blocks有没有满足大小的可用block，如果没有，就malloc分配一块block。红色块到此结束。

接下来是紫色块，在上面分配的block里分一个AllocChunk，然后把该chunk作为MemoryContext类型返回，至此就分得了一块内存。

    蓝色框里是如果请求的大小超过了AllocChunk的最大值8k，就malloc分配一个请求大小的block，将其加入AllockSet的blocks链表中。在这个block里面分配一个chunk，作为MemoryContext类型返回。

    黄色框里是如果前面在AllocSet的freelist链表数组中的合适的链表里找到了可用chunk，就把该chunk从链表中取出来，作为MemoryContext类型返回。

    现在就剩绿色框了。绿色框是维护前面多次提到的freelist链表数组的，现在是分析这个空闲AllocChunk链表数组的时候了。先看这个freelist。AllocSet可分配的AllocChunk的大小是从2的3次方依次到2的13次方字节，也就是从8字节依次到8k字节。这样做的好处是可以方便管理内存，要是按实际需求分配的话对于内存再分配是个很大的挑战，会造成内存浪费。结构图见下面。

AllocSet的freelist结构图

    绿色框里就是说如果在AllocSet的AllocBlock链表blocks里找到了block，但是该block的可用空闲空间不够请求大小时就把空闲大小按2的13次方到2的3次方依次分成AllocChunk加入到对应大小的freelist链表数组中的链表里。到此绿色块完了，这个AllocSetAlloc也结束了。

 

3 示例

    下面再用图例演示从TopMemoryContext的AllocBlock链表blocks里一个block分配一个AllockChunk类型的变量chunk，然后在chunk上初始化ErrorContext的例子。下图是只有一个AllocBlock的TomMemoryContext结构图

从TopMemoryContext的AllocBlock链表blocks里的block中分配了一个AllockChunk变量chunk，就是图纸粉色的那一块。

 

 

把ErrorContext放在了新分的chunk上。