Nginx内存池相关源码剖析（一）总览

剖析nginx的内存池源码，讲解原理实现以及该内存池设计的应用场景

介绍

Nginx内存池是Nginx为了优化内存管理而引入的一种机制。在Nginx中，每个层级（如模板、TCP连接、HTTP请求等）都会创建一个内存池进行内存管理。当这些层级的生命周期结束时，整个内存池会被销毁，将分配的内存一次性归还给操作系统。

Nginx内存池的主要优势体现在：

减少频繁的malloc和free操作：通过内存池，避免了频繁的动态内存申请和释放，从而降低了内存管理的开销。
防止内存泄漏：内存池可以有效地避免因为申请未释放、二次释放或异常流程未释放而导致的内存泄漏问题。
提高内存使用效率：内存池可以优化内存的分配和回收，避免内存碎片的产生，从而提高内存的利用率。
提高系统稳定性：通过内存池，系统能够更好地管理内存资源，减少因为内存问题引发的异常，从而增强系统的稳定性和健壮性。

在Nginx的内存池中，内存被分为小块内存和大块内存。对于小块内存，用户申请后并不需要释放，而是等待释放内存池时再释放。对于大块内存，用户可以调用相关接口进行释放，也可以等内存池释放时再释放。同时，Nginx内存池支持增加回调函数，当内存池释放时，自动调用回调函数释放用户申请的资源。

Nginx内存池为Nginx提供了高效、稳定的内存管理机制，为项目开发和服务器运行提供了更加可靠的基础。

重要类型定义

nginx内存池重要函数接口

// nginx内存池的主结构体类型
struct ngx_pool_s {
    ngx_pool_data_t d; // 内存池的数据头
    size_t max; // 小块内存分配的最大值
    ngx_pool_t *current; // 小块内存入口指针
    ngx_chain_t *chain;
    ngx_pool_large_t *large; // 大块内存分配入口指针
    ngx_pool_cleanup_t *cleanup; // 清理函数handler的入口指针
    ngx_log_t *log;
};

typedef struct ngx_pool_s ngx_pool_t;
// 小块内存数据头信息
typedef struct {
    u_char *last; // 可分配内存开始位置
    u_char *end; // 可分配内存末尾位置
    ngx_pool_t *next; // 保存下一个内存块的地址
    ngx_uint_t failed; // 记录当前内存池分配失败的次数
} ngx_pool_data_t;

typedef struct ngx_pool_large_s ngx_pool_large_t;
// 大块内存类型定义
struct ngx_pool_large_s {
    ngx_pool_large_t *next; // 下一个大块内存
    void *alloc; // 记录分配的大块内存的起始地址
};

typedef void (*ngx_pool_cleanup_pt)(void *data); // 清理回调函数的类型定义

typedef struct ngx_pool_cleanup_s ngx_pool_cleanup_t;
// 清理操作的类型定义，包括一个清理回调函数，传给回调函数的数据和下一个清理操作的地址
struct ngx_pool_cleanup_s {
    ngx_pool_cleanup_pt handler; // 清理回调函数
    void *data; // 传递给回调函数的指针
    ngx_pool_cleanup_t *next; // 指向下一个清理操作
};

内存池每块的结构：

ngx_pool_s作为整个内存池的头信息，只有第一个内存块才有，其维护小块内存入口地址、大块内存入口地址、清理函数的入口指针等内存池全局信息；

ngx_pool_data_t是每个内存块都有，记录本小块内存的信息，包括本块内存的起始可分配位置、末尾可分配位置、下一块的地址链接等；

ngx_pool_large_s是保存大块内存的头信息，其保存大块内存的真正起始地址和下一个大块内存的头信息地址，这个头信息自身由于数据量小，也存放在小块内存中；

ngx_pool_cleanup_s保存清理相关操作，在内存池销毁的时候才成链的去调用。

nginx内存池重要函数接口

ngx_pool_t *ngx_create_pool(size_t size, ngx_log_t *log); // 创建内存池
void ngx_destroy_pool(ngx_pool_t *pool); // 销毁内存池
void ngx_reset_pool(ngx_pool_t *pool); // 重置内存池
void *ngx_palloc(ngx_pool_t *pool, size_t size); // 内存分配函数，支持内存对齐
void *ngx_pnalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size); // 内存分配函数，不支持内存对齐
void *ngx_pcalloc(ngx_pool_t *pool, size_t size); // 内存分配函数，支持内存初始化0
ngx_int_t ngx_pfree(ngx_pool_t *pool, void *p // 内存释放（大块内存）

ngx_pool_cleanup_t *ngx_pool_cleanup_add(ngx_pool_t *p, size_t size); // 添加清理
handler