nginx共享內(nèi)存的機(jī)制詳解
1 共享內(nèi)存申請
共享內(nèi)存申請比較簡單,這里采用的是Linux系統(tǒng)共享內(nèi)存分配的函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
ngx_int_t
ngx_shm_alloc(ngx_shm_t *shm)
{
int id;
id = shmget(IPC_PRIVATE, shm->size, (SHM_R|SHM_W|IPC_CREAT));
if (id == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, shm->log, ngx_errno,
"shmget(%uz) failed", shm->size);
return NGX_ERROR;
}
ngx_log_debug1(NGX_LOG_DEBUG_CORE, shm->log, 0, "shmget id: %d", id);
shm->addr = shmat(id, NULL, 0);
if (shm->addr == (void *) -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, shm->log, ngx_errno, "shmat() failed");
}
if (shmctl(id, IPC_RMID, NULL) == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, shm->log, ngx_errno,
"shmctl(IPC_RMID) failed");
}
return (shm->addr == (void *) -1) ? NGX_ERROR : NGX_OK;
}
void
ngx_shm_free(ngx_shm_t *shm)
{
if (shmdt(shm->addr) == -1) {
ngx_log_error(NGX_LOG_ALERT, shm->log, ngx_errno,
"shmdt(%p) failed", shm->addr);
}
}
2 共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)原理
2.1 共享內(nèi)存組織
共享內(nèi)存的管理工作是在:ngx_cycle內(nèi)完成,主要是利用一個(gè)list進(jìn)行組織。
首先是ngx_list組織形式,采用的是將多個(gè)ngx_list_part單元串行組成的鏈表;同時(shí)每個(gè)ngx_list_part是由多個(gè)ngx_shm_zone_t組成構(gòu)成。這樣做的一個(gè)好處就是一次預(yù)先分配一個(gè)元素組,只有當(dāng)?shù)谝粋€(gè)元素組用完才會(huì)申請新的元素組??梢赃_(dá)到減少頻繁分配的問題。

這里需要展開對應(yīng)ngx_shm_zone單元的介紹:
首先是用戶定義自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并存入data中;第二部分是初始化函數(shù),用戶獲取到ngx_shm_zone_t 共享內(nèi)存單元的時(shí)候需要注冊自己數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的初始化函數(shù),其中zone返回是當(dāng)前的共享內(nèi)存的數(shù)據(jù),而data返回的是上一次初始化的數(shù)據(jù)即歷史數(shù)據(jù);tag存放的是創(chuàng)建共享內(nèi)存的模塊;ngx_shm_t共享內(nèi)存基本信息包括地址,大小,名稱,log輸出位置等。
typedef struct {
u_char *addr;//共享內(nèi)存地址
size_t size;//大小
ngx_str_t name;//名稱
ngx_log_t *log;
ngx_uint_t exists; /* unsigned exists:1; */
} ngx_shm_t;
typedef ngx_int_t (*ngx_shm_zone_init_pt) (ngx_shm_zone_t *zone, void *data);
struct ngx_shm_zone_s {
void *data;//用戶數(shù)據(jù)
ngx_shm_t shm; //共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)體
ngx_shm_zone_init_pt init;//用戶數(shù)據(jù)的初始化函數(shù)
void *tag;//創(chuàng)建的模塊
ngx_uint_t noreuse; /* unsigned noreuse:1; */
};
初始化函數(shù)具體調(diào)用位置是在創(chuàng)建完共享內(nèi)存后即進(jìn)行初始化ngx_init_cycle函數(shù)中進(jìn)行:

2.2 slab共享內(nèi)存管理機(jī)制
slab內(nèi)存分配方式是共享內(nèi)存的管理機(jī)制,主要是利用最優(yōu)選擇的思路,當(dāng)我們申請內(nèi)存塊時(shí)只會(huì)返回恰好符合請求大小的內(nèi)存塊?;驹硎前褍?nèi)存按照4k一頁分成若干頁,將每頁放置不同大小的內(nèi)存塊,然后利用bitmap在頁首進(jìn)行標(biāo)識內(nèi)存塊是否被使用。只需要變量bitmap查找空閑的內(nèi)存塊從而提高查找效率。

將存放不同大小的內(nèi)存塊的頁面利用鏈表順序串聯(lián),這樣利用slots數(shù)組存放鏈表的首頁。這樣可以直接根據(jù)要分配內(nèi)存大小進(jìn)行尋址。

這里還有一個(gè)小操作提高查找空閑內(nèi)存,當(dāng)一個(gè)頁面沒有空閑的內(nèi)存塊時(shí)需要從隊(duì)列中脫離變成一個(gè)單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)。
2.3 slab與ngx_shm_zone_t 關(guān)系
整體的初始化動(dòng)作是在ngx_init_zone_pool函數(shù)進(jìn)行:利用shm中addr存放slab_pool對象,并完成slab的初始化動(dòng)作。
ngx_slab_pool_t *sp; sp = (ngx_slab_pool_t *) zn->shm.addr; sp->addr = zn->shm.addr; ngx_slab_init(sp);
3 共享內(nèi)存應(yīng)用
共享內(nèi)存的使用場景,這里分析ssl模塊的共享內(nèi)存使用方法,可以推廣到其他模塊使用。
首先是是進(jìn)行共享內(nèi)存的ngx_shm_zone_t分配,這是一個(gè)比較簡單的操作,從共享內(nèi)存返回一塊空閑的shm_zone.
ngx_shm_zone_t *shm_zone;//共享內(nèi)存單元
ngx_conf_t *cf;//ngx配置
ngx_str_t name;//共享內(nèi)存名稱
ngx_int_t n;//分配共享內(nèi)存的大小
ngx_module_t ngx_stream_ssl_module;//使用共享內(nèi)存的模塊,防止模塊間重名
scf->shm_zone = ngx_shared_memory_add(cf, &name, n,&ngx_stream_ssl_module);//從
if (scf->shm_zone == NULL) {
return NGX_CONF_ERROR;
}
//初始化函數(shù)設(shè)置
scf->shm_zone->init = ngx_ssl_session_cache_init;
初始化函數(shù):data返回的是上一次分配的數(shù)據(jù),如果存在直接返回。否則先取出slab_pool進(jìn)程分配操作調(diào)用ngx_slab_alloc分配一個(gè)內(nèi)存塊大小,可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這里分配的是一個(gè)紅黑樹結(jié)構(gòu),分配完成后就可以直接初始化紅黑樹。
ngx_int_t
ngx_ssl_session_cache_init(ngx_shm_zone_t *shm_zone, void *data)
{
size_t len;
ngx_slab_pool_t *shpool;
ngx_ssl_session_cache_t *cache;
if (data) {
shm_zone->data = data;
return NGX_OK;
}
//獲取slab_pool
shpool = (ngx_slab_pool_t *) shm_zone->shm.addr;
if (shm_zone->shm.exists) {
shm_zone->data = shpool->data;
return NGX_OK;
}
//為數(shù)據(jù)分配slab內(nèi)存塊
cache = ngx_slab_alloc(shpool, sizeof(ngx_ssl_session_cache_t));
if (cache == NULL) {
return NGX_ERROR;
}
//賦值到slab_pool管理
shpool->data = cache;
shm_zone->data = cache;
//紅黑樹數(shù)據(jù)初始化
ngx_rbtree_init(&cache->session_rbtree, &cache->sentinel,
ngx_ssl_session_rbtree_insert_value);
//隊(duì)列初始化
ngx_queue_init(&cache->expire_queue);
//設(shè)置log
len = sizeof(" in SSL session shared cache \"\"") + shm_zone->shm.name.len;
//為log分配共享內(nèi)存
shpool->log_ctx = ngx_slab_alloc(shpool, len);
if (shpool->log_ctx == NULL) {
return NGX_ERROR;
}
//寫log
ngx_sprintf(shpool->log_ctx, " in SSL session shared cache \"%V\"%Z",
&shm_zone->shm.name);
shpool->log_nomem = 0;
return NGX_OK;
}
到此這篇關(guān)于nginx共享內(nèi)存的機(jī)制詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)nginx共享內(nèi)存內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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