MySQL MEM_ROOT の詳細説明

この記事では、MySQL で広く使用されている MEM_ROOT 構造について詳しく説明しますが、デバッグ部分の情報は省略し、通常の状況で MySQL のメモリ割り当てに MEM_ROOT が使用される部分のみを分析します。

具体的な分析の前に、この構造の使用で使用されるいくつかのマクロの例を示します:

#define MALLOC_OVERHEAD 8 //分配过程中，需要保留一部分额外的空间
#define ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP 4096 //后续会继续分析该宏的用途
#define ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP 10 //后续会继续分析该宏的用途

#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)) //求两个数值之间的最大值
#define MY_MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b)) //求两个数值之间的最小值

MEM_ROOT構造に関連する情報を見てみましょう:

typedef struct st_mem_root
{
    USED_MEM    *free;                  /* free block link list的链表头指针 */
    USED_MEM    *used;                  /* used block link list的链表头指针 */
    USED_MEM    *pre_alloc;             /* 预先分配的block */
    size_t        min_malloc;             /* 如果block剩下的可用空间小于该值，将会从free list移动到used list */
    size_t        block_size;             /* 每次初始化的空间大小 */
    unsigned int    block_num;              /* 记录实际的block数量,初始化为4 */
    unsigned int    first_block_usage;      /* free list中的第一个block 测试不满足分配空间大小的次数 */
    void (*error_handler)( void );          /* 分配失败的错误处理函数 */
} MEM_ROOT;

以下は割り当てられた特定のブロック情報です。

typedef struct st_used_mem
{ 
    struct st_used_mem *next; //指向下一个分配的block
    unsigned int left; //该block剩余的空间大小
    unsigned int size; //该block的总大小
} USED_MEM;

実際、MEM_ROOT は、割り当てプロセス中に二重リンク リストを通じて使用済みブロックと空きブロックを管理します:

MEM_ROOT の初期化プロセスは次のとおりです:

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;
}

初期化プロセス中、block_size スペースは block_size- ALLOC_ROOT_MIN_BLOCK_SIZE。メモリが不足して拡張する必要がある場合、mem_root->block_num >>2 * block_size によって容量が拡張されるため、mem_root->block_num >>2 は少なくとも 1 であるため、初期化プロセス中に mem_root->block_num =4 (注:4>>2=1)。

メモリを割り当てる具体的な手順を見てみましょう:

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:如果该block是通过mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2)计算出来的，则已经去掉了ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM)，这里重复了。 */
        *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;
    }
}

上記のコードの具体的なロジックは次のとおりです:

1. 空きリンク リストをチェックして、スペースを満たすブロックを見つけます。適切なブロックが見つかった場合:
1.1 size-left からブロックの最初のアドレスを返すだけです。もちろん、フリー リストのトラバーサル プロセス中に、フリー リストの最初のブロックに残っているスペースが、割り当てる必要があるスペースを満たしていないと判断され、そのブロックは 10 回検索され (ALLOC_MAX_BLOCK_USAGE_BEFORE_DROP)、割り当て要件を満たしておらず、ブロックの残りのスペースが
4k (ALLOC_MAX_BLOCK_TO_DROP) 未満である場合は、ブロックを使用済みのリンク リストに移動します。

2. フリーリンクリストに適切なブロックがない場合:

2.1 mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2) と length+ALIGN_SIZE(sizeof(USED_MEM)) の大きい方を割り当てます

新しいブロックメモリ空間。
2.2 ブロックの用途に応じて、ブロックを使用済みまたは無料のリンクリストにハングします。

ここで注意する必要があるのは、セカンダリ ポインタの使用です:

for (next= *prev ; next && next->left < length ; next= next->next)
prev= &next->next;
}

prev は、最後のブロックの next が指すアドレスのアドレスを指します:

したがって、prev のアドレスを次のアドレスに置き換えます。新しいブロック、つまり新しいブロックのアドレス 新しいブロックは空きリストの最後に追加されます: *prev=next;

概要:

MEM_ROOT はヒューリスティックな割り当てアルゴリズムを番号として使用します。後続のブロックが増加すると、単一ブロックのメモリも増加します: block_size= mem_root->block_size * (mem_root->block_num >> 2) .