(PHP7內核剖析-9) 內存管理

1.Zend內存池

內存池是內核中最底層的內存操做，定義了三種粒度的內存塊：chunk、page、slot，每一個chunk的大小爲2M，page大小爲4KB，一個chunk被切割爲512個page，而一個或若干個page被切割爲多個slot，因此申請內存時按照不一樣的申請大小決定具體的分配策略：

Huge(chunk): 申請內存大於2M，直接調用系統分配，分配若干個chunk
Large(page): 申請內存大於3K(3/4 page_size)，小於2044K(511 page_size)，分配若干個page
Small(slot): 申請內存小於等於3K(3/4 page_size)

2.zend堆結構

chunk由512個page組成，其中第一個page用於保存chunk結構，剩下的511個page用於內存分配，page主要用於Large、Small兩種內存的分配；heap是表示內存池的一個結構，它是最主要的一個結構，用於管理上面三種內存的分配，Zend中只有一個heap結構。但在多線程模式下(ZTS)會有多個heap，也就是說每一個線程都有一個獨立的內存池

3.內存分配

Huge分配

超過2M內存的申請，與通用的內存申請沒有太大差異，只是將申請的內存塊經過單鏈表進行了管理。huge的分配實際就是分配多個chunk，chunk的分配也是large、small內存分配的基礎，它是ZendMM向系統申請內存的惟一粒度。在申請chunk內存時有一個關鍵操做，那就是將內存地址對齊到ZEND_MM_CHUNK_SIZE，也就是說申請的chunk地址都是ZEND_MM_CHUNK_SIZE的整數倍

Large分配

大於3/4的page_size(4KB)且小於等於511個page_size的內存申請，也就是一個chunk的大小夠用(之因此是511個page而不是512個是由於第一個page始終被chunk結構佔用)，若是申請多個page的話分配的時候這些page都是連續的 。若是直到最後一個chunk也沒找到則從新分配一個新的chunk並插入chunk鏈表,

chunk->free_map利用bitmap來記錄每組的page的使用狀況

a.首先會直接跳過group1，直接到group2檢索
b.在group2中找到第一個可用page位置：67，而後向下找第一個不可用page位置：69，找到的可用內存塊長度爲2，小於3，表示此內存塊不可用
c.接着再次在group2中查找到第一個可用page位置：71,而後向下找到第一個不可用page位置：75,內存塊長度爲4，大於3，表示找到一個符合的位置，雖然已經找到可用內存塊但並不"完美"，先將這個並不完美的page_num及len保存到best、best_len，若是後面沒有比它更完美的就用它了
d.再次檢索，發現group2已無可用page，進入group3，找到可用內存位置：page 130-132，大小比c中找到的合適，因此最終返回的page就是130-132
e.page分配完成後會將free_map對應整數的bit位從page_num至(page_num+page_count)置爲1

Small分配

small內存指的是小於(3/4 page_size)的內存，這些內存首先也是申請了1個或多個page，而後再將這些page按固定大小切割了，因此第一步與上一節Large分配徹底相同。small內存總共有30種固定大小的規格：8,16,24,32,40,48,56,64,80,96,112,128 ... 1792,2048,2560,3072 Byte，咱們把這稱之爲slot，這些slot的大小是有規律的:最小的slot大小爲8byte，前8個slot依次遞增8byte，後面每隔4個遞增值乘以2

step1: 首先根據申請內存的大小在heap->free_slot中找到對應的slot規格bin_num，若是當前slot爲空則首先分配對
應的page，free_slot[bin_num]始終指向第一個可用的slot
step2: 若是申請內存大小對應的的slot鏈表不爲空則直接返回free_slot[bin_num]，而後將free_slot[bin_num]指向
下一個空閒位置
step3: 釋放內存時先將此內存的next_free_slot指向free_slot[bin_num]，而後將free_slot[bin_num]指向釋放的內\存，也就是將釋放的內存插到鏈表頭部