PHP內存池中的存儲層

PHP的內存管理器是分層(hierarchical)的。這個管理器共有三層：存儲層(storage)、堆(heap)層和 emalloc/efree 層。存儲層經過 malloc()、mmap() 等函數向系統真正的申請內存，並經過free()函數釋放所申請的內存。

　　存儲層一般申請的內存塊都比較大，這裏申請的內存大並非指storage層結構所須要的內存大，只是堆層經過調用存儲層的分配方法時，其以段的格式申請的內存比較大，存儲層的做用是將內存分配的方式對堆層透明化。

　　首先看storage層的結構：

 

/* Heaps with user defined storage */    typedef struct _zend_mm_storage zend_mm_storage;         typedef struct _zend_mm_segment {        size_t    size;        struct _zend_mm_segment *next_segment;    } zend_mm_segment;         typedef struct _zend_mm_mem_handlers {        const char *name;        zend_mm_storage* (*init)(void *params);    //初始化函數        void (*dtor)(zend_mm_storage *storage);    //析構函數        void (*compact)(zend_mm_storage *storage);        zend_mm_segment* (*_alloc)(zend_mm_storage *storage, size_t size);    //內存分配函數        zend_mm_segment* (*_realloc)(zend_mm_storage *storage, zend_mm_segment *ptr, size_t size);    //從新分配內存函數        void (*_free)(zend_mm_storage *storage, zend_mm_segment *ptr);    //釋放內存函數    } zend_mm_mem_handlers;         struct _zend_mm_storage {        const zend_mm_mem_handlers *handlers;    //處理函數集        void *data;    };

　　內存的分配方式，調用的函數是_zend_mm_storage結構中的處理函數集，而內存是以段的形式表現的。

　　4種內存方案

　　PHP在存儲層共有4種內存分配方案: malloc，win32，mmap_anon，mmap_zero。默認使用malloc分配內存，若是設置了ZEND_WIN32宏，則爲windows版本，調用HeapAlloc分配內存，剩下兩種內存方案爲匿名內存映射，而且PHP的內存方案能夠經過設置變量來修改。

　　官方說明以下：

　　The Zend MM can be tweaked using ZEND_MM_MEM_TYPE and ZEND_MM_SEG_SIZE environment variables. Default values are 「malloc」 and 「256K」.Dependent on target system you can also use 「mmap_anon」, 「mmap_zero」 and 「win32″ storage managers.

　　在代碼中，對於這4種內存分配方案，分別對應實現了zend_mm_mem_handlers中的各個處理函數。配合代碼的簡單說明以下：

 

/* 使用mmap內存映射函數分配內存 寫入時拷貝的私有映射，而且匿名映射，映射區不與任何文件關聯。*/    # define ZEND_MM_MEM_MMAP_ANON_DSC {"mmap_anon", zend_mm_mem_dummy_init, zend_mm_mem_dummy_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_mmap_anon_alloc, zend_mm_mem_mmap_realloc, zend_mm_mem_mmap_free}       /* 使用mmap內存映射函數分配內存 寫入時拷貝的私有映射，而且映射到/dev/zero。*/    # define ZEND_MM_MEM_MMAP_ZERO_DSC {"mmap_zero", zend_mm_mem_mmap_zero_init, zend_mm_mem_mmap_zero_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_mmap_zero_alloc, zend_mm_mem_mmap_realloc, zend_mm_mem_mmap_free}       /* 使用HeapAlloc分配內存 windows版本 關於這點，註釋中寫的是VirtualAlloc() to allocate memory，實際在程序中使用的是HeapAlloc*/    # define ZEND_MM_MEM_WIN32_DSC {"win32", zend_mm_mem_win32_init, zend_mm_mem_win32_dtor, zend_mm_mem_win32_compact, zend_mm_mem_win32_alloc, zend_mm_mem_win32_realloc, zend_mm_mem_win32_free}       /* 使用malloc分配內存 默認爲此種分配 若是有加ZEND_WIN32宏，則使用win32的分配方案*/    # define ZEND_MM_MEM_MALLOC_DSC {"malloc", zend_mm_mem_dummy_init, zend_mm_mem_dummy_dtor, zend_mm_mem_dummy_compact, zend_mm_mem_malloc_alloc, zend_mm_mem_malloc_realloc, zend_mm_mem_malloc_free}       static const zend_mm_mem_handlers mem_handlers[] = {    #ifdef HAVE_MEM_WIN32        ZEND_MM_MEM_WIN32_DSC,    #endif    #ifdef HAVE_MEM_MALLOC        ZEND_MM_MEM_MALLOC_DSC,    #endif    #ifdef HAVE_MEM_MMAP_ANON        ZEND_MM_MEM_MMAP_ANON_DSC,    #endif    #ifdef HAVE_MEM_MMAP_ZERO        ZEND_MM_MEM_MMAP_ZERO_DSC,    #endif        {NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL}    };

　　關於匿名內存映射的優勢

　　mmem_zero方案：

       (SVR 4 ) /dev/zero Memory Mapping 

　　1. 能夠將僞設備 「/dev/zero」 做爲參數傳遞給mmap而建立一個映射區。/dev/zero的特殊在於，對於該設備文件全部的讀操做都返回值爲0的指定長度的字節流 ，任何寫入的內容都被丟棄。咱們的興趣在於用它來建立映射區，用/dev/zero建立的映射區，其內容被初始爲0。

　　2. 使用/dev/zero的優勢在於，mmap建立映射區時，不須要一個時間存在的文件，僞文件 /dev/zero 就足夠了。缺點是隻能用在相關進程間。相對於相關進程間的通訊，使用線程間通訊效率要更高一些。無論使用那種技術，對共享數據的訪問都須要進行同步。

　　mmem_anon方案：

　　(4.4 BSD) Anonymous Memory Mapping

　　1. 匿名內存映射與使用/dev/zero類型，都不須要真實的文件。要使用匿名映射之須要向mmap傳入MAP_ANON標誌，而且fd參數置爲-1。

　　2. 所謂匿名，指的是映射區並無經過fd與文件路徑名相關聯。匿名內存映射用在有血緣關係的進程間。

　　win32方案中堆內存分配的聲明

　　函數HeapAlloc聲明以下：

 

WINBASEAPI    __out_opt    HANDLE    WINAPI    HeapCreate(     __in DWORD flOptions,     __in SIZE_T dwInitialSize,     __in SIZE_T dwMaximumSize     );         WINBASEAPI    BOOL    WINAPI    HeapDestroy(     __in HANDLE hHeap     );         WINBASEAPI    __bcount(dwBytes)    LPVOID    WINAPI    HeapAlloc(     __in HANDLE hHeap,     __in DWORD dwFlags,     __in SIZE_T dwBytes     );              WINBASEAPI    BOOL    WINAPI    HeapFree(     __inout HANDLE hHeap,     __in DWORD dwFlags,     __deref LPVOID lpMem     );         WINBASEAPI    SIZE_T    WINAPI    HeapSize(     __in HANDLE hHeap,     __in DWORD dwFlags,     __in LPCVOID lpMem     );

◆hHeap是進程堆內存開始位置。

◆dwFlags是分配堆內存的標誌。

◆dwBytes是分配堆內存的大小。

　　初始化

　　在zend_mm_startup啓動時，程序會根據配置設置內存分配方案和段分配大小，以下所示代碼：

 

ZEND_API zend_mm_heap *zend_mm_startup(void)    {        int i;        size_t seg_size;        char *mem_type = getenv("ZEND_MM_MEM_TYPE");        char *tmp;        const zend_mm_mem_handlers *handlers;        zend_mm_heap *heap;             if (mem_type == NULL) {         i = 0;        } else {         for (i = 0; mem_handlers[i].name; i++) {          if (strcmp(mem_handlers[i].name, mem_type) == 0) {           break;          }         }         if (!mem_handlers[i].name) {          fprintf(stderr, "Wrong or unsupported zend_mm storage type '%s'\n", mem_type);          fprintf(stderr, "  supported types:\n");          for (i = 0; mem_handlers[i].name; i++) {           fprintf(stderr, " '%s'\n", mem_handlers[i].name);          }          exit(255);         }        }        handlers = &mem_handlers[i];             tmp = getenv("ZEND_MM_SEG_SIZE");        if (tmp) {         seg_size = zend_atoi(tmp, 0);         if (zend_mm_low_bit(seg_size) != zend_mm_high_bit(seg_size)) {          fprintf(stderr, "ZEND_MM_SEG_SIZE must be a power of two\n");          exit(255);         } else if (seg_size < ZEND_MM_ALIGNED_SEGMENT_SIZE + ZEND_MM_ALIGNED_HEADER_SIZE) {          fprintf(stderr, "ZEND_MM_SEG_SIZE is too small\n");          exit(255);         }        } else {         seg_size = ZEND_MM_SEG_SIZE;        }             //....代碼省略    }

　　第1121~1138行遍歷整個mem_handlers數組，確認內存分配方案，若是沒有設置ZEND_MM_MEM_TYPE變量，默認使用malloc方案，若是是windows(即ZEND_WIN32)，則默認使用win32方案，若是設置了ZEND_MM_MEM_TYPE變量，則採用設置的方案。

　　第1140~1152行確認段分配大小，若是設置了ZEND_MM_SEG_SIZE變量，則使用設置的大小，此處會判斷所設置的大小是否知足2的倍數，而且大於或等於ZEND_MM_ALIGNED_SEGMENT_SIZE + ZEND_MM_ALIGNED_HEADER_SIZE;若是沒有設置沒使用默認的ZEND_MM_SEG_SIZE。