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分类: 网络与安全

2012-10-30 13:09:58

ngx_pool_t是一个非常重要的数据结构,在很多重要的场合都有使用,很多重要的数据结构也都在使用它。那么它究竟是一个什么东西呢?简单的说,它提供了一种机制,帮助管理一系列的资源(如内存,文件等),使得对这些资源的使用和释放统一进行,免除了使用过程中考虑到对各种各样资源的什么时候释放,是否遗漏了释放的担心。

例如对于内存的管理,如果我们需要使用内存,那么总是从一个ngx_pool_t的对象中获取内存,在最终的某个时刻,我们销毁这个ngx_pool_t对象,所有这些内存都被释放了。这样我们就不必要对对这些内存进行mallocfree的操作,不用担心是否某块被malloc出来的内存没有被释放。因为当ngx_pool_t对象对销毁的时候,所有从这个对象中分配出来的内存都会被统一释放掉。

在比如我们要使用一系列的文件,但是我们打开以后,最终需要都关闭,那么我们就把这些文件统一登记到一个ngx_pool_t对象中,当这个ngx_pool_t对象被销毁的时候,所有这些文件都将会被关闭。

从上面举的两个例子中我们可以看出,使用ngx_pool_t这个数据结构的时候,所有的资源的释放都在这个对象被销毁的时刻,统一进行了释放,那么就会带来一个问题,就是这些资源的生存周期(或者说被占用的时间)是跟ngx_pool_t的生存周期基本一致(ngx_pool_t也提供了少量操作可以提前释放资源)。从最高效的角度来说,这并不是最好的。比如,我们需要依次使用ABC三个资源,且使用完B的时候,A就不会再被使用了,使用C的时候AB都不会被使用到。如果不使用ngx_pool_t来管理这三个资源,那我们可能从系统里面申请A,使用A,然后在释放A。接着申请B,使用B,再释放B。最后申请C,使用C,然后释放C。但是当我们使用一个ngx_pool_t对象来管理这三个资源的时候,ABC的是否是在最后一起发生的,也就是在使用完C以后。诚然,这在客观上增加了程序在一段时间的资源使用量。但是这也减轻了程序员分别管理三个资源的生命周期的工作。这也就是有所得,必有所失的道理。实际上是一个取舍的问题,在具体的情况下,你更在乎的是哪个。

可以看一下在nginx里面一个典型的使用ngx_pool_t的场景,对于nginx处理的每个http request, nginx会生成一个ngx_pool_t对象与这个http requst关联,所有处理过程中需要申请的资源都从这个ngx_pool_t对象中获取,当这个http requst处理完成以后,所有在处理过程中申请的资源,都讲随着这个关联的ngx_pool_t对象的销毁而释放。

ngx_pool_t相关结构及操作被定义在文件src/core/ngx_palloc.h|c中。

typedef struct ngx_pool_s ngx_pool_t;

struct ngx_pool_s {

ngx_pool_data_t d;

size_t max;

ngx_pool_t *current;

ngx_chain_t *chain;

ngx_pool_large_t *large;

ngx_pool_cleanup_t *cleanup;

ngx_log_t *log;

};

ngx_pool_t的一般使用者的角度来说,可不用关注ngx_pool_t结构中各字段作用。所以这里也不会进行详细的解释,当然在说明某些操作函数的使用的时候,如有必要,会进行说明。

下面我们来分别解释下ngx_pool_t的相关操作。

ngx_pool_t *ngx_create_pool(size_t size, ngx_log_t *log);

创建一个初始节点大小为sizepoollog为后续在该pool上进行操作时输出日志的对象。 需要说明的是size的选择,size的大小必须小于等于NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL,且必须大于sizeof(ngx_pool_t)

选择大于NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL的值会造成浪费,因为大于该限制的空间不会被用到(只是说在第一个由ngx_pool_t对象管理的内存块上的内存,后续的分配如果第一个内存块上的空闲部分已用完,会再分配的)。

选择小于sizeof(ngx_pool_t)的值会造成程序奔溃。由于初始大小的内存块中要用一部分来存储ngx_pool_t这个信息本身。

当一个ngx_pool_t对象被创建以后,改对象的max字段被赋值为size-sizeof(ngx_pool_t)NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL这两者中比较小的。后续的从这个pool中分配的内存块,在第一块内存使用完成以后,如果要继续分配的话,就需要继续从操作系统申请内存。当内存的大小小于等于max字段的时候,则分配新的内存块,链接在d这个字段(实际上是d.next字段)管理的一条链表上。当要分配的内存块是比max大的,那么从系统中申请的内存是被挂接在large字段管理的一条链表上。我们暂且把这个称之为大块内存链和小块内存链。

void *ngx_palloc(ngx_pool_t *pool, size_t size);

从这个pool中分配一块为size大小的内存。注意,此函数分配的内存的起始地址按照NGX_ALIGNMENT进行了对齐。对齐操作会提高系统处理的速度,但会造成少量内存的浪费。

void *ngx_pnalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size);

从这个pool中分配一块为size大小的内存。但是此函数分配的内存并没有像上面的函数那样进行过对齐。

void *ngx_pcalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size);

改函数也是分配size大小的内存,并且对分配的内存块进行了清零。内部实际上是转调用ngx_palloc实现的。

void *ngx_prealloc(ngx_pool_t *pool, void *p, size_t old_size, size_t new_size);

对指针p指向的一块内存再分配。如果pNULL,则直接分配一块新的new_size大小的内存。

如果p不是NULL, 新分配一块内存,并把旧内存中的内容拷贝至新内存块中,然后释放p的旧内存(具体能不能释放旧的,要视具体的情况而定,这里不再详述)。

这里内存实际上也是使用ngx_palloc实现的。

void *ngx_pmemalign(ngx_pool_t *pool, size_t size, size_t alignment);

按照指定对齐大小alignment来申请一块大小为size的内存。此处获取的内存不管大小都将被置于大内存块链中管理。

ngx_int_t ngx_pfree(ngx_pool_t *pool, void *p);

对于被置于大块内存链,也就是被large字段管理的一列内存中的某块进行释放。该函数的实现是顺序遍历large管理的大块内存链表。所以效率比较低下。如果在这个链表中找到了这块内存,则释放,并返回NGX_OK。否则返回NGX_DECLINED

由于这个操作效率比较低下,除非必要,也就是说这块内存非常大,确应及时释放,否则一般不需要调用。反正内存在这个pool被销毁的时候,总归会都释放掉的嘛!

ngx_pool_cleanup_t *ngx_pool_cleanup_add(ngx_pool_t *p, size_t size);

ngx_pool_t中的cleanup字段管理着一个特殊的链表,该链表的每一项都记录着一个特殊的需要释放的资源。对于这个链表中每个节点所包含的资源如何去释放,是自说明的。这也就提供了非常大的灵活性。意味着,ngx_pool_t不仅仅可以管理内存,通过这个机制,也可以管理任何需要释放的资源,例如,关闭文件,或者删除文件等等的。下面我们看一下这个链表每个节点的类型:

typedef struct ngx_pool_cleanup_s ngx_pool_cleanup_t;

typedef void (*ngx_pool_cleanup_pt)(void *data);

struct ngx_pool_cleanup_s {

ngx_pool_cleanup_pt handler;

void *data;

ngx_pool_cleanup_t *next;

};

data字段:指明了该节点所对应的资源。

handler字段:是一个函数指针,指向一个可以释放data所对应资源的函数。该函数的只有一个参数,就是data

next字段:指向该链表中下一个元素。

看到这里,ngx_pool_cleanup_add这个函数的用法,我相信大家都应该有一些明白了。但是这个参数size是起什么作用的呢?这个 size就是要存储这个data字段所指向的资源的大小。

比如我们需要最后删除一个文件。那我们在调用这个函数的时候,把size指定为存储文件名的字符串的大小,然后调用这个函数给cleanup链表中增加一项。该函数会返回新添加的这个节点。我们然后把这个节点中的data字段拷贝为文件名。把hander字段赋值为一个删除文件的函数(当然该函数的原型要按照void (*ngx_pool_cleanup_pt)(void *data);)。

void ngx_destroy_pool(ngx_pool_t *pool);

该函数就是释放pool中持有的所有内存,以及依次调用cleanup字段所管理的链表中每个元素的handler字段所指向的函数,来释放掉所有该pool管理的资源。并且把pool指向的ngx_pool_t也释放掉了,完全不可用了。

void ngx_reset_pool(ngx_pool_t *pool);

该函数释放pool中所有大块内存链表上的内存,小块内存链上的内存块都修改为可用。但是不会去处理cleanup链表上的项目。

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