MySQL MEM_ROOT詳解
這篇文章會詳細解說MySQL中使用非常廣泛的MEM_ROOT的結構體，同時省去debug部分的信息，僅分析正常情況下，mysql中使用MEM_ROOT來做內存分配的部分。
在具體分析之前我們先例舉在該結構體使用過程中用到的一些宏:
#define MALLOC_OVERHEAD 8 //分配過程中，需要保留一部分額外的空間#define ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP 4096 //后續會繼續分析該宏的用途#define ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP 10 //后續會繼續分析該宏的用途#define ALIGN_SIZE(A) MY_ALIGN((A),sizeof(double))#define MY_ALIGN(A,L) (((A) + (L) - 1) & ~((L) - 1))#define ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE (MALLOC_OVERHEAD + sizeof(USED_MEM) + 8)/* Define some useful general macros (should be done after all headers). *//*作者：www.manongjc.com */#define MY_MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) //求兩個數值之間的最大值#define MY_MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b)) //求兩個數值之間的最小值
下面再來看看MEM_ROOT結構體相關的信息:
typedef struct st_mem_root{ USED_MEM *free; /* free block link list的鏈表頭指針 */ USED_MEM *used; /* used block link list的鏈表頭指針 */ USED_MEM *pre_alloc; /* 預先分配的block */ size_t min_malloc; /* 如果block剩下的可用空間小于該值，將會從free list移動到used list */ size_t block_size; /* 每次初始化的空間大小 */ unsigned int block_num; /* 記錄實際的block數量,初始化為4 */ unsigned int first_block_usage; /* free list中的第一個block 測試不滿足分配空間大小的次數 */ void (*error_handler)( void ); /* 分配失敗的錯誤處理函數 */} MEM_ROOT;以下是分配具體的block信息.
typedef struct st_used_mem{ struct st_used_mem *next; //指向下一個分配的block unsigned int left; //該block剩余的空間大小 unsigned int size; //該block的總大小} USED_MEM;其實MEM_ROOT在分配過程中，是通過雙向鏈表來管理used和free的block:
MEM_ROOT的初始化過程如下:
void init_alloc_root( MEM_ROOT *mem_root, size_t block_size, size_t pre_alloc_size __attribute__( (unused) ) ){ mem_root->free = mem_root->used = mem_root->pre_alloc = 0; mem_root->min_malloc = 32; mem_root->block_size = block_size - ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE; mem_root->error_handler = 0; mem_root->block_num = 4; /* We shift this with >>2 */ mem_root->first_block_usage = 0;}初始化過程中，block_size空間為block_size-ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE。因為在內存不夠，需要擴容時，是通過mem_root->block_num >>2 * block_size 來擴容的，所以mem_root->block_num >>2 至少為1，因此在初始化的過程中mem_root->block_num=4(注:4>>2=1)。
下面來看看具體分配內存的步驟:
void *alloc_root( MEM_ROOT *mem_root, size_t length ){ size_t get_size, block_size; uchar * point; reg1 USED_MEM *next = 0; reg2 USED_MEM **prev; length = ALIGN_SIZE( length ); if ( (*(prev = &mem_root->free) ) != NULL ) { if ( (*prev)->left < length && mem_root->first_block_usage++ >= ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP && (*prev)->left < ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP ) { next = *prev; *prev = next->next; /* Remove block from list */ next->next = mem_root->used; mem_root->used = next; mem_root->first_block_usage = 0; } for ( next = *prev; next && next->left < length; next = next->next ) prev = &next->next; } if ( !next ) { /* Time to alloc new block */ block_size = mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2); get_size = length + ALIGN_SIZE( sizeof(USED_MEM) ); get_size = MY_MAX( get_size, block_size ); if ( !(next = (USED_MEM *) my_malloc( get_size, MYF( MY_WME | ME_FATALERROR ) ) ) ) { if ( mem_root->error_handler ) (*mem_root->error_handler)(); DBUG_RETURN( (void *) 0 ); /* purecov: inspected */ } mem_root->block_num++; next->next = *prev; next->size = get_size; next->left = get_size - ALIGN_SIZE( sizeof(USED_MEM) ); /* bug:如果該block是通過mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)計算出來的，則已經去掉了ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM)，這里重復了。 */ *prev = next; } point = (uchar *) ( (char *) next + (next->size - next->left) );/*TODO: next part may be unneded due to mem_root->first_block_usage counter*//* 作者：www.manongjc.com */ if ( (next->left -= length) < mem_root->min_malloc ) { /* Full block */ *prev = next->next; /* Remove block from list */ next->next = mem_root->used; mem_root->used = next; mem_root->first_block_usage = 0; }}上述代碼的具體邏輯如下:
1.查看free鏈表，尋找滿足空間的block。如果找到了合適的block,則：
1.1 直接返回該block從size-left處的初始地址即可。當然，在free list遍歷的過程中，會去判斷free list
中第一個block中left的空間不滿足需要分配的空間，且該block中已經查找過了10次
(ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP)都不滿足分配長度，且該block剩余空間小于
4k(ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP),則將該block 移動到used鏈表中。
2.如果free鏈表中，沒有合適的block，則：
2.1 分配 mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)和length+ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM))
中比較大的作為新的block內存空間。
2.2 根據該block的使用情況，將該block掛在used或者free鏈表上。
這里需要注意的是二級指針的使用:
for (next= *prev ; next && next->left < length ; next= next->next)prev= &next->next;}
prev指向的是最后一個block的next指向的地址的地址：
所以將prev的地址替換為new block的地址，即將該new block加到了free list的結尾:*prev=next;
總結：
MEM_ROOT的內存分配采用的是啟發式分配算法，隨著后續block的數量越多，單個block的內存也會越大:block_size= mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2) .
感謝閱讀，希望能幫助到大家，謝謝大家對本站的支持！
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