Ubuntu 下 nginx-1.24.0 源码分析 - ngx_pool_t 类型

ngx_pool_t

定义在 src/core/ngx_core.h

typedef struct ngx_pool_s            ngx_pool_t;

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ngx_pool_s

定义在 src/core/ngx_palloc.h

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;
};

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ngx_pool_s 的主要作用是实现一个内存池（memory pool） ，为 Nginx 提供高效、低开销的内存分配和释放机制。它的设计目标包括：

• 减少频繁调用系统级的内存分配函数（如 malloc 和 free），从而提高性能。
• 简化内存释放：当内存池不再使用时，只需一次性释放整个内存池，而不需要逐个释放每个小块内存。
• 支持大块内存分配（通过 large 字段）和清理回调（通过 cleanup 字段）。

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struct ngx_pool_s {
    ngx_pool_data_t       d;         // 当前内存池的数据块信息
    size_t                max;       // 小块内存的最大分配大小
    ngx_pool_t           *current;  // 指向当前内存池链表中的某个节点
    ngx_chain_t          *chain;    // 链表，用于管理缓冲区链
    ngx_pool_large_t     *large;    // 大块内存分配链表
    ngx_pool_cleanup_t   *cleanup;  // 清理回调链表
    ngx_log_t            *log;      // 日志对象，用于记录错误信息
};

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ngx_pool_data_t

在 src\core\ngx_palloc.h

typedef struct {
    u_char               *last;
    u_char               *end;
    ngx_pool_t           *next;
    ngx_uint_t            failed;
} ngx_pool_data_t;

• last: 指向当前内存块中未分配内存的起始位置。每次分配内存时，从 last 开始分配，并更新 last。
• end: 指向当前内存块的末尾位置。如果 last 超过 end，表示当前内存块已满，需要分配新的内存块。
• next: 指向下一个内存块。Nginx 的内存池是由多个内存块组成的链表。
• failed: 记录分配失败的次数。如果某个内存块的分配失败次数过多，Nginx 会跳过该内存块，直接尝试分配新的内存块。

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ngx_pool_large_t 

定义在  src\core\ngx_palloc.h

typedef struct ngx_pool_large_s  ngx_pool_large_t;

struct ngx_pool_large_s {
    ngx_pool_large_t     *next;
    void                 *alloc;
};

1. next

   • 类型：ngx_pool_large_t *
   • 含义：指向下一个 ngx_pool_large_s 节点的指针。
   • 作用：ngx_pool_large_s 使用单向链表的形式组织所有分配的大块内存。通过 next 指针，可以遍历整个链表，方便管理和释放这些大块内存。

2. alloc

   • 类型：void *
   • 含义：指向实际分配的大块内存的指针。
   • 作用：alloc 存储了通过系统调用（如 malloc）分配的大块内存的地址。Nginx 在需要释放内存池时，可以通过遍历链表并逐个释放这些大块内存。

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大块内存分配流程

当请求的内存超过阈值时：

1. 调用 ngx_alloc 从系统分配所需内存。
2. 创建 ngx_pool_large_s 节点，alloc 指向新分配的内存。
3. 将新节点插入链表

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内存池结构关系

    pool[ngx_pool_t] -->|large| large1[ngx_pool_large_t]
    large1 -->|next| large2[ngx_pool_large_t]
    large2 -->|next| large3[ngx_pool_large_t]
    large3 -->|next| NULL
    
    large1 --> alloc1[Alloc Memory]
    large2 --> alloc2[Alloc Memory]
    large3 --> alloc3[Alloc Memory]

---

内存池 (ngx_pool_t)
│
├── ... 其他成员 ...
│
└── large → [large_node1] → [large_node2] → ... → NULL
        │             │              │
        alloc         alloc          alloc
        ↓             ↓              ↓
        [Memory1]     [Memory2]      [Memory3]