Ptmalloc多分配区优化提升内存分配效率详解

本文档主要介绍了MySQL的多分配区支持在ptmalloc中的实现，特别是针对5.6版本的特性。在传统的内存管理中，MySQL使用的是单个主分配区，由sbrk()函数负责分配小内存块，而大内存块通过mmap映射区分配。然而，这可能导致多个线程在竞争时效率低下，因为sbrk()的同步限制了并发分配。 为了解决这个问题，ptmalloc引入了非主分配区（sub-heaps），它们使用mmap()函数动态分配大块内存，并将其切分为小内存块供线程使用。非主分配区可以创建多个，以降低线程间的锁竞争。当一个sub-heap耗尽或内存不足时，会动态扩展新的sub-heap。ptmalloc确保每个分配区的大小不会无限增长，而是通过类似主分配区的子堆收缩机制，将top chunk的一部分归还给操作系统，条件是满足一定的阈值。 在多线程环境中，每个进程通常有多于分配区的数量，线程间的数据访问需要线程安全保护。当线程需要内存时，首先检查线程私有变量中的分配区，加锁后再分配。如果所有分配区都被锁定，malloc会开辟新分配区并加锁。回收操作时，也需要获取分配区锁，确保在其他线程释放后才能进行。 文档中还提及了heap_info结构，它是每个堆的基本信息，包括arena（分配区）、前一个堆以及当前大小等。此外，文章还涵盖了内存管理的一般概念，如内存管理方法、设计目标、常见的内存管理程序，以及Ptmalloc内存管理的详细描述，包括其设计假设、数据结构、分配和回收流程、配置选项以及使用注意事项。 对于源代码分析部分，文章涉及到了ptmalloc的一些关键实现技术，如边界标记法、分箱式内存管理（smallbins、largebins、unsortedbin和fastbins）的核心结构体（如malloc_state、Malloc_par）以及分配区的初始化过程。配置选项和Ptmalloc的初始化函数也得到了深入探讨，包括如何在未初始化时分配和释放内存，以及ptmalloc_init()、ptmalloc_lock_all()和ptmalloc_unlock_all()等函数的作用。 这篇文档为读者提供了深入理解MySQL 5.6多分配区支持在ptmalloc内存管理中的工作原理和实现细节，包括其优势、数据结构设计以及与操作系统内存管理函数的交互。这对于深入研究数据库内存管理以及优化多线程应用性能具有重要意义。