Apache内存池内幕(4)

lichengcom2009

2.4 内存池
2.4.1内存池概述
在了解了内存分配子的概念之后，我们其实已经了解了Apache中内存分配的细节了。不过Apache中内存的层次结构关系则是由内存池负责组织，其数据结构apr_pool_t定义在apr_pools.c中，定义如下：
struct apr_pool_t {
apr_pool_t *parent;
apr_pool_t *child;
apr_pool_t *sibling;
apr_pool_t **ref; //用于指向内存池本身
cleanup_t *cleanups;
apr_allocator_t *allocator;
struct process_chain *subprocesses;
apr_abortfunc_t abort_fn;
apr_hash_t *user_data;
const char *tag;

#if !APR_POOL_DEBUG
apr_memnode_t *active;
apr_memnode_t *self; /* The node containing the pool itself */
char *self_first_avail;

#else /* APR_POOL_DEBUG */
debug_node_t *nodes;
const char *file_line;
apr_uint32_t creation_flags;
unsigned int stat_alloc;
unsigned int stat_total_alloc;
unsigned int stat_clear;
#if APR_HAS_THREADS
apr_os_thread_t owner;
apr_thread_mutex_t *mutex;
#endif /* APR_HAS_THREADS */
#endif /* APR_POOL_DEBUG */
#ifdef NETWARE
apr_os_proc_t owner_proc;
#endif /* defined(NETWARE) */
};
Apache中存在的内存池个数通常多于一个，它们之间形成树型层次结构。每个内存池所存储的内容以及其存储周期都不一样，比如连接内存池在整个HTTP连接期间存在，一旦连接结束，内存池也就被释放；请求内存池则周期要相对短，它仅仅在某个请求周期内存存在，一旦请求结束，请求内存池也就释放。不过每个内存池都具有一个apr_pool_t结构。
整个内存池层次树通过parent、child以及sibling三个变量构建起来。parent指向当前内存池的父内存池；child指向当前内存池的子内存池；而sibing则指向当前内存池的兄弟内存池。因此整个内存池树结构可以用图3.3描述：
http://asp.6to23.com/vcprogram/image/memory5.jpg

图3.3 内存池层次树结构图
在上面的图中，我们只是表示了层次结构，因此只是用了child和sibling两个成员，而忽略的parent的变量。从上面的图中我们可以看出根结点具有n个孩子结点：child1，child2，child3…childn。而child1，child2，child3以及childn它们属于同一个父亲，而且处于层次树的同一层次，因此它们通过链表连接，互为兄弟结点。同样child10和child11都是child1的子内存池结点，互为兄弟结点。child21是child2的唯一的子结点。其余结点类似。
除此之外apr_pool_t结构中最重要的成员变量无非就是active了。
http://asp.6to23.com/vcprogram/image/memory7.jpg

图3.4
Apache中提供了大量的内存池管理函数，它们的功能和名称归纳在表格3.2中。

内存池操作	函数名称	函数功能简单描述
初始化	apr_pool_initialize	对内存池使用中需要的内部变量进行初始化
销毁	apr_pool_terminate	主要在终止内存池使用时销毁内部的结构
创建	apr_pool_create_ex 　　apr_pool_create_ex_debug	创建一个新的内存池，另外还包括一个调试版本
清除	apr_pool_clear 　　apr_pool_clear_debug	清除内存池中的所有的内存，另外包括一个调试版本
	apr_pool_destroy

2.4.2内存池的初始化
内存池的初始化是通过函数apr_pool_initialize实现的，在内部函数完成了下面几件事情：
APR_DECLARE(apr_status_t) apr_pool_initialize(void)
{
apr_status_t rv;
if (apr_pools_initialized++)
return APR_SUCCESS;
(1)、确保Apache中只创建一个全局内存池，为此，Apache中使用apr_pools_initialized进行记录。apr_pools_initialized初始值为0，初始化后该值更改为1。每次初始化之前都检查该值，只有值为0的时候才允许继续执行初始化操作，否则直接返回。通过这种手段可以确保只有一个全局内存池存在。
if ((rv = apr_allocator_create(&global_allocator)) != APR_SUCCESS) {
apr_pools_initialized = 0;
return rv;
}
if ((rv = apr_pool_create_ex(&global_pool, NULL, NULL,
global_allocator)) != APR_SUCCESS) {
apr_allocator_destroy(global_allocator);
global_allocator = NULL;
apr_pools_initialized = 0;
return rv;
}
apr_pool_tag(global_pool, "apr_global_pool");
(2)、创建了全局的分配子global_allocator，并使用全局分配子global_allocator创建了全局内存池global_pool，该内存池是所有的内存池的祖先。所有的内存池都从该内存池继承而来。它在整个Apache的生存周期都存在，即使重启机器，该内存池也不会释放。除非你把Apache彻底关闭。该内存池在系统中命名为“apr_gloabl_pool”。
if ((rv = apr_atomic_init(global_pool)) != APR_SUCCESS) {
return rv;
}
#if APR_HAS_THREADS
{
apr_thread_mutex_t *mutex;
if ((rv = apr_thread_mutex_create(&mutex,APR_THREAD_MUTEX_DEFAULT,global_pool)) != APR_SUCCESS) {
return rv;
}
apr_allocator_mutex_set(global_allocator, mutex);
}
#endif /* APR_HAS_THREADS */
apr_allocator_owner_set(global_allocator, global_pool);
(3)、如果当前的操作系统允许多线程，为了确保内存池结构被多线程访问的时候的线程安全性，还必须设置apr_pool_t结构内的互斥锁变量mutex。最后的任务就是将内存分配子和内存池进行关联。

关于作者
张中庆，目前主要的研究方向是嵌入式浏览器，移动中间件以及大规模服务器设计。目前正在进行Apache的源代码分析，计划出版《Apache源代码全景分析》上下册。Apache系列文章为本书的草案部分，对Apache感兴趣的朋友可以通过flydish at sina.com.cn与之联系!
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