Ubuntu 下 nginx-1.24.0 源码分析 - NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL

NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL

定义在 src\core\ngx_palloc.h

#define NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL  (ngx_pagesize - 1)

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在 src/os/unix/ngx_alloc.h

extern ngx_uint_t  ngx_pagesize;

这个全局变量定义在

src\os\unix\ngx_alloc.c 中

ngx_uint_t  ngx_pagesize;

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在 src/os/unix/ngx_posix_init.c

ngx_int_t
ngx_os_init(ngx_log_t *log)
{ngx_time_t  *tp;ngx_uint_t   n;
#if (NGX_HAVE_LEVEL1_DCACHE_LINESIZE)long         size;
#endif#if (NGX_HAVE_OS_SPECIFIC_INIT)if (ngx_os_specific_init(log) != NGX_OK) {return NGX_ERROR;}
#endifif (ngx_init_setproctitle(log) != NGX_OK) {return NGX_ERROR;}ngx_pagesize = getpagesize();

这里被赋值

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getpagesize 函数用于获取系统的内存页大小（page size）。

内存页是操作系统管理内存的基本单位，通常以字节为单位。

不同的操作系统和硬件架构可能会有不同的页大小，常见的页大小有 4KB、8KB、16KB 等。

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getpagesize 函数返回系统的页大小，单位为字节（bytes）

为了使用 getpagesize 函数，你需要包含以下头文件：

#include <unistd.h>

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在第一次使用时（main 函数中首次使用 ngx_create_pool）

 p->max = (size < NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL) ? size : NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL;

这里 还未执行 ngx_os_init 函数，ngx_pagesize 还未被赋值（初始值为0，64 位无符号整数 - 1 = 18446744073709551615）

所以这里 p->max 的值是 size 的值

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NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL 为什么要设置为 ngx_pagesize - 1？

避免跨页分配

a. 内存页的概念

• 操作系统以页（page）为单位管理内存，常见的页大小为 4KB（4096 字节）或 8KB（8192 字节）。
• 分配内存时，操作系统通常会按页分配，即使只需要少量内存，也会分配整个页。

b. 跨页分配的问题

• 如果从内存池中分配的内存块大小接近或等于一页（如 4096 字节），可能会导致跨页分配。
• 跨页分配会增加内存管理的复杂性，并可能导致性能下降。例如：
  • 缓存未命中率增加：数据分布在多个缓存行中，访问效率降低。
  • 内存对齐问题：跨页分配可能导致未对齐访问，影响性能。

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• 将最大分配大小限制为 ngx_pagesize - 1，可以确保分配的内存块始终位于单个页内，避免跨页问题。
• 例如，如果页大小为 4096 字节，则 NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL 的值为 4095 字节，确保分配的内存不会跨越页边界。

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提高内存利用率

a. 小块内存分配

• Nginx 的内存池主要用于分配小块内存（如 HTTP 请求头、连接上下文等）。
• 这些小块内存的大小通常远小于 ngx_pagesize，因此将最大分配大小限制为 ngx_pagesize - 1 可以充分利用内存池的空间。

b. 大块内存分配

• 如果需要分配的内存大小超过 ngx_pagesize - 1，Nginx 会使用单独的大块内存分配机制（通过 large 链表管理）。
• 这种设计可以避免大块内存占用内存池空间，从而提高内存池的利用率。

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简化内存管理

a. 内存池的设计目标

• 内存池的设计目标是高效地管理小块内存分配。
• 如果允许从内存池中分配过大的内存块，可能会增加内存池的复杂性。例如：
  • 需要额外的链表或数据结构来跟踪大块内存的使用情况。
  • 剩余的内存空间可能不足以满足其他分配请求，导致内存浪费。

b. 分离小块和大块内存

• 通过将最大分配大小限制为 ngx_pagesize - 1，可以将小块内存和大块内存的管理逻辑分离：
  • 小块内存直接从内存池中分配，管理简单高效。
  • 大块内存通过单独的分配机制（如 malloc 或 ngx_alloc）进行管理，避免干扰内存池。