PHP的內(nèi)存管理器是分層（hierarchical）的。這個(gè)管理器共有三層：存儲(chǔ)層（storage）、堆（heap）層和 emalloc/efree 層。存儲(chǔ)層通過 malloc()、mmap() 等函數(shù)向系統(tǒng)真正的申請(qǐng)內(nèi)存，并通過free()函數(shù)釋放所申請(qǐng)的內(nèi)存。

存儲(chǔ)層通常申請(qǐng)的內(nèi)存塊都比較大，這里申請(qǐng)的內(nèi)存大并不是指storage層結(jié)構(gòu)所需要的內(nèi)存大，只是堆層通過調(diào)用存儲(chǔ)層的分配方法時(shí)，其以段的格式申請(qǐng)的內(nèi)存比較大，存儲(chǔ)層的作用是將內(nèi)存分配的方式對(duì)堆層透明化。

首先看storage層的結(jié)構(gòu)：

/* 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(shù)  
    void (*dtor)(zend_mm_storage *storage);    //析構(gòu)函數(shù)  
    void (*compact)(zend_mm_storage *storage);  
    zend_mm_segment* (*_alloc)(zend_mm_storage *storage, size_t size);    //內(nèi)存分配函數(shù)  
    zend_mm_segment* (*_realloc)(zend_mm_storage *storage, zend_mm_segment *ptr, size_t size);    //重新分配內(nèi)存函數(shù)  
    void (*_free)(zend_mm_storage *storage, zend_mm_segment *ptr);    //釋放內(nèi)存函數(shù)  
} zend_mm_mem_handlers;  
   
struct _zend_mm_storage {  
    const zend_mm_mem_handlers *handlers;    //處理函數(shù)集  
    void *data;  
};  

內(nèi)存的分配方式，調(diào)用的函數(shù)是_zend_mm_storage結(jié)構(gòu)中的處理函數(shù)集，而內(nèi)存是以段的形式表現(xiàn)的。

4種內(nèi)存方案

PHP在存儲(chǔ)層共有4種內(nèi)存分配方案: malloc，win32，mmap_anon，mmap_zero。默認(rèn)使用malloc分配內(nèi)存，如果設(shè)置了ZEND_WIN32宏，則為windows版本，調(diào)用HeapAlloc分配內(nèi)存，剩下兩種內(nèi)存方案為匿名內(nèi)存映射，并且PHP的內(nèi)存方案可以通過設(shè)置變量來修改。

官方說明如下：

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(duì)于這4種內(nèi)存分配方案，分別對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)了zend_mm_mem_handlers中的各個(gè)處理函數(shù)。配合代碼的簡(jiǎn)單說明如下：

/* 使用mmap內(nèi)存映射函數(shù)分配內(nèi)存 寫入時(shí)拷貝的私有映射，并且匿名映射，映射區(qū)不與任何文件關(guān)聯(lián)。*/  
# 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(nèi)存映射函數(shù)分配內(nèi)存 寫入時(shí)拷貝的私有映射，并且映射到/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(nèi)存 windows版本 關(guān)于這點(diǎn)，注釋中寫的是VirtualAlloc() to allocate memory，實(shí)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(nèi)存 默認(rèn)為此種分配 如果有加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}  
};  

#p#

關(guān)于匿名內(nèi)存映射的優(yōu)點(diǎn)

mmem_zero方案：

(SVR 4 ) /dev/zero Memory Mapping 

1. 可以將偽設(shè)備 “/dev/zero” 作為參數(shù)傳遞給mmap而創(chuàng)建一個(gè)映射區(qū)。/dev/zero的特殊在于，對(duì)于該設(shè)備文件所有的讀操作都返回值為0的指定長(zhǎng)度的字節(jié)流 ，任何寫入的內(nèi)容都被丟棄。我們的興趣在于用它來創(chuàng)建映射區(qū)，用/dev/zero創(chuàng)建的映射區(qū)，其內(nèi)容被初始為0。

2. 使用/dev/zero的優(yōu)點(diǎn)在于，mmap創(chuàng)建映射區(qū)時(shí)，不需要一個(gè)時(shí)間存在的文件，偽文件 /dev/zero 就足夠了。缺點(diǎn)是只能用在相關(guān)進(jìn)程間。相對(duì)于相關(guān)進(jìn)程間的通信，使用線程間通信效率要更高一些。不管使用那種技術(shù)，對(duì)共享數(shù)據(jù)的訪問都需要進(jìn)行同步。

mmem_anon方案：

(4.4 BSD) Anonymous Memory Mapping 

1. 匿名內(nèi)存映射與使用/dev/zero類型，都不需要真實(shí)的文件。要使用匿名映射之需要向mmap傳入MAP_ANON標(biāo)志，并且fd參數(shù)置為-1。

2. 所謂匿名，指的是映射區(qū)并沒有通過fd與文件路徑名相關(guān)聯(lián)。匿名內(nèi)存映射用在有血緣關(guān)系的進(jìn)程間。

win32方案中堆內(nèi)存分配的聲明

函數(shù)HeapAlloc聲明如下：

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(jìn)程堆內(nèi)存開始位置。

◆dwFlags是分配堆內(nèi)存的標(biāo)志。

◆dwBytes是分配堆內(nèi)存的大小。

#p#

初始化

在zend_mm_startup啟動(dòng)時(shí)，程序會(huì)根據(jù)配置設(shè)置內(nèi)存分配方案和段分配大小，如下所示代碼：

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(gè)mem_handlers數(shù)組，確認(rèn)內(nèi)存分配方案，如果沒有設(shè)置ZEND_MM_MEM_TYPE變量，默認(rèn)使用malloc方案，如果是windows(即ZEND_WIN32)，則默認(rèn)使用win32方案，如果設(shè)置了ZEND_MM_MEM_TYPE變量，則采用設(shè)置的方案。

第1140~1152行確認(rèn)段分配大小，如果設(shè)置了ZEND_MM_SEG_SIZE變量，則使用設(shè)置的大小，此處會(huì)判斷所設(shè)置的大小是否滿足2的倍數(shù)，并且大于或等于ZEND_MM_ALIGNED_SEGMENT_SIZE + ZEND_MM_ALIGNED_HEADER_SIZE；如果沒有設(shè)置沒使用默認(rèn)的ZEND_MM_SEG_SIZE。

原文鏈接：http://www.phppan.com/2010/11/php-source-code-30-memory-pool-storage/

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