详解PHP内存池中的存储层

2024-04-08 15:32
文章标签 详解 内存 php 存储 池中

本文主要是介绍详解PHP内存池中的存储层,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

PHP的内存管理器是分层(hierarchical)的。这个管理器共有三层:存储层(storage)、堆(heap)层和 emalloc/efree 层。存储层通过 malloc()、mmap() 等函数向系统真正的申请内存,并通过free()函数释放所申请的内存。

存储层通常申请的内存块都比较大,这里申请的内存大并不是指storage层结构所需要的内存大,只是堆层通过调用存储层的分配方法时,其以段的格式申请的内存比较大,存储层的作用是将内存分配的方式对堆层透明化。

首先看storage层的结构:

 
  1. /* Heaps with user defined storage */  
  2. typedef struct _zend_mm_storage zend_mm_storage;  
  3.    
  4. typedef struct _zend_mm_segment {  
  5.     size_t    size;  
  6.     struct _zend_mm_segment *next_segment;  
  7. } zend_mm_segment;  
  8.    
  9. typedef struct _zend_mm_mem_handlers {  
  10.     const char *name;  
  11.     zend_mm_storage* (*init)(void *params);    //初始化函数  
  12.     void (*dtor)(zend_mm_storage *storage);    //析构函数  
  13.     void (*compact)(zend_mm_storage *storage);  
  14.     zend_mm_segment* (*_alloc)(zend_mm_storage *storage, size_t size);    //内存分配函数  
  15.     zend_mm_segment* (*_realloc)(zend_mm_storage *storage, zend_mm_segment *ptr, size_t size);    //重新分配内存函数  
  16.     void (*_free)(zend_mm_storage *storage, zend_mm_segment *ptr);    //释放内存函数  
  17. } zend_mm_mem_handlers;  
  18.    
  19. struct _zend_mm_storage {  
  20.     const zend_mm_mem_handlers *handlers;    //处理函数集  
  21.     void *data;  
  22. };  

内存的分配方式,调用的函数是_zend_mm_storage结构中的处理函数集,而内存是以段的形式表现的。

4种内存方案

PHP在存储层共有4种内存分配方案: malloc,win32,mmap_anon,mmap_zero。默认使用malloc分配内存,如果设置了ZEND_WIN32宏,则为windows版本,调用HeapAlloc分配内存,剩下两种内存方案为匿名内存映射,并且PHP的内存方案可以通过设置变量来修改。

官方说明如下:

The Zend MM can be tweaked using ZEND_MM_MEM_TYPE and ZEND_MM_SEG_SIZE environment variables. Default values are “malloc” and “256K”.Dependent on target system you can also use “mmap_anon”, “mmap_zero” and “win32″ storage managers.

在代码中,对于这4种内存分配方案,分别对应实现了zend_mm_mem_handlers中的各个处理函数。配合代码的简单说明如下:

 
  1. /* 使用mmap内存映射函数分配内存 写入时拷贝的私有映射,并且匿名映射,映射区不与任何文件关联。*/  
  2. # define ZEND_MM_MEM_MMAP_ANON_DSC {"mmap_anon", zend_mm_mem_dummy_init, zend_mm_mem_dummy_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_mmap_anon_alloc, zend_mm_mem_mmap_realloc, zend_mm_mem_mmap_free}  
  3.  
  4. /* 使用mmap内存映射函数分配内存 写入时拷贝的私有映射,并且映射到/dev/zero。*/  
  5. # define ZEND_MM_MEM_MMAP_ZERO_DSC {"mmap_zero", zend_mm_mem_mmap_zero_init, zend_mm_mem_mmap_zero_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_mmap_zero_alloc, zend_mm_mem_mmap_realloc, zend_mm_mem_mmap_free}  
  6.  
  7. /* 使用HeapAlloc分配内存 windows版本 关于这点,注释中写的是VirtualAlloc() to allocate memory,实际在程序中使用的是HeapAlloc*/  
  8. # define ZEND_MM_MEM_WIN32_DSC {"win32", zend_mm_mem_win32_init, zend_mm_mem_win32_dtor, zend_mm_mem_win32_compact, zend_mm_mem_win32_alloc, zend_mm_mem_win32_realloc, zend_mm_mem_win32_free}  
  9.  
  10. /* 使用malloc分配内存 默认为此种分配 如果有加ZEND_WIN32宏,则使用win32的分配方案*/  
  11. # define ZEND_MM_MEM_MALLOC_DSC {"malloc", zend_mm_mem_dummy_init, zend_mm_mem_dummy_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_malloc_alloc, zend_mm_mem_malloc_realloc, zend_mm_mem_malloc_free}  
  12.  
  13. static const zend_mm_mem_handlers mem_handlers[] = {  
  14. #ifdef HAVE_MEM_WIN32  
  15.     ZEND_MM_MEM_WIN32_DSC,  
  16. #endif  
  17. #ifdef HAVE_MEM_MALLOC  
  18.     ZEND_MM_MEM_MALLOC_DSC,  
  19. #endif  
  20. #ifdef HAVE_MEM_MMAP_ANON  
  21.     ZEND_MM_MEM_MMAP_ANON_DSC,  
  22. #endif  
  23. #ifdef HAVE_MEM_MMAP_ZERO  
  24.     ZEND_MM_MEM_MMAP_ZERO_DSC,  
  25. #endif  
  26.     {NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL}  
  27. }; 

    关于匿名内存映射的优点

    mmem_zero方案:

        
    1. (SVR 4 ) /dev/zero Memory Mapping 

    1. 可以将伪设备 “/dev/zero” 作为参数传递给mmap而创建一个映射区。/dev/zero的特殊在于,对于该设备文件所有的读操作都返回值为0的指定长度的字节流 ,任何写入的内容都被丢弃。我们的兴趣在于用它来创建映射区,用/dev/zero创建的映射区,其内容被初始为0。

    2. 使用/dev/zero的优点在于,mmap创建映射区时,不需要一个时间存在的文件,伪文件 /dev/zero 就足够了。缺点是只能用在相关进程间。相对于相关进程间的通信,使用线程间通信效率要更高一些。不管使用那种技术,对共享数据的访问都需要进行同步。

    mmem_anon方案:

        
    1. (4.4 BSD) Anonymous Memory Mapping 

    1. 匿名内存映射与使用/dev/zero类型,都不需要真实的文件。要使用匿名映射之需要向mmap传入MAP_ANON标志,并且fd参数置为-1。

    2. 所谓匿名,指的是映射区并没有通过fd与文件路径名相关联。匿名内存映射用在有血缘关系的进程间。

    win32方案中堆内存分配的声明

    函数HeapAlloc声明如下:

        
    1. WINBASEAPI  
    2. __out_opt  
    3. HANDLE  
    4. WINAPI  
    5. HeapCreate(  
    6.  __in DWORD flOptions,  
    7.  __in SIZE_T dwInitialSize,  
    8.  __in SIZE_T dwMaximumSize  
    9.  );  
    10.    
    11. WINBASEAPI  
    12. BOOL  
    13. WINAPI  
    14. HeapDestroy(  
    15.  __in HANDLE hHeap  
    16.  );  
    17.    
    18. WINBASEAPI  
    19. __bcount(dwBytes)  
    20. LPVOID  
    21. WINAPI  
    22. HeapAlloc(  
    23.  __in HANDLE hHeap,  
    24.  __in DWORD dwFlags,  
    25.  __in SIZE_T dwBytes  
    26.  );  
    27.    
    28.    
    29. WINBASEAPI  
    30. BOOL  
    31. WINAPI  
    32. HeapFree(  
    33.  __inout HANDLE hHeap,  
    34.  __in DWORD dwFlags,  
    35.  __deref LPVOID lpMem  
    36.  );  
    37.    
    38. WINBASEAPI  
    39. SIZE_T  
    40. WINAPI  
    41. HeapSize(  
    42.  __in HANDLE hHeap,  
    43.  __in DWORD dwFlags,  
    44.  __in LPCVOID lpMem  
    45.  ); 

    ◆hHeap是进程堆内存开始位置。

    ◆dwFlags是分配堆内存的标志。

    ◆dwBytes是分配堆内存的大小。

    初始化

    在zend_mm_startup启动时,程序会根据配置设置内存分配方案和段分配大小,如下所示代码:

        
    1. ZEND_API zend_mm_heap *zend_mm_startup(void)  
    2. {  
    3.     int i;  
    4.     size_t seg_size;  
    5.     char *mem_type = getenv("ZEND_MM_MEM_TYPE");  
    6.     char *tmp;  
    7.     const zend_mm_mem_handlers *handlers;  
    8.     zend_mm_heap *heap;  
    9.    
    10.     if (mem_type == NULL) {  
    11.      i = 0;  
    12.     } else {  
    13.      for (i = 0; mem_handlers[i].name; i++) {  
    14.       if (strcmp(mem_handlers[i].name, mem_type) == 0) {  
    15.        break;  
    16.       }  
    17.      }  
    18.      if (!mem_handlers[i].name) {  
    19.       fprintf(stderr, "Wrong or unsupported zend_mm storage type '%s'\n", mem_type);  
    20.       fprintf(stderr, "  supported types:\n");  
    21.       for (i = 0; mem_handlers[i].name; i++) {  
    22.        fprintf(stderr, " '%s'\n", mem_handlers[i].name);  
    23.       }  
    24.       exit(255);  
    25.      }  
    26.     }  
    27.     handlers = &mem_handlers[i];  
    28.    
    29.     tmp = getenv("ZEND_MM_SEG_SIZE");  
    30.     if (tmp) {  
    31.      seg_size = zend_atoi(tmp, 0);  
    32.      if (zend_mm_low_bit(seg_size) != zend_mm_high_bit(seg_size)) {  
    33.       fprintf(stderr, "ZEND_MM_SEG_SIZE must be a power of two\n");  
    34.       exit(255);  
    35.      } else if (seg_size < ZEND_MM_ALIGNED_SEGMENT_SIZE + ZEND_MM_ALIGNED_HEADER_SIZE) {  
    36.       fprintf(stderr, "ZEND_MM_SEG_SIZE is too small\n");  
    37.       exit(255);  
    38.      }  
    39.     } else {  
    40.      seg_size = ZEND_MM_SEG_SIZE;  
    41.     }  
    42.    
    43.     //....代码省略  
    44. }  

    第1121~1138行遍历整个mem_handlers数组,确认内存分配方案,如果没有设置ZEND_MM_MEM_TYPE变量,默认使用malloc方案,如果是windows(即ZEND_WIN32),则默认使用win32方案,如果设置了ZEND_MM_MEM_TYPE变量,则采用设置的方案。

    第1140~1152行确认段分配大小,如果设置了ZEND_MM_SEG_SIZE变量,则使用设置的大小,此处会判断所设置的大小是否满足2的倍数,并且大于或等于ZEND_MM_ALIGNED_SEGMENT_SIZE + ZEND_MM_ALIGNED_HEADER_SIZE;如果没有设置没使用默认的ZEND_MM_SEG_SIZE。

这篇关于详解PHP内存池中的存储层的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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