LevelDB 原始碼解析之 Arena

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記憶體池的存在主要就是減少呼叫malloc或者new的次數，減少記憶體分配所帶來的系統開銷，提公升效能。

leveldb 中的記憶體池是由類arena實現的。arena先向系統申請一塊大的記憶體，當其他元件需要申請記憶體時，arena先將已有的記憶體塊分配給元件，如果不夠用則再申請一塊大的記憶體。當記憶體池物件析構時，分配的記憶體均被釋放，這保證了記憶體不會洩漏。

申請記憶體和分配記憶體的區別：

// 指向當前記憶體塊未分配記憶體的起始位址的指標 char* alloc_ptr_; // 記錄當前記憶體塊未分配記憶體的大小 size_t alloc_bytes_remaining_; // 每個記憶體塊的位址都儲存在 vector 中 std::vectorblocks_; // 原子變數：記錄當前物件的記憶體總量 std::atomicmemory_usage_;

如圖所示，arena的成員變數blocks_儲存若干個指標，每個指標指向一塊記憶體。alloc_ptr_指向當前記憶體塊未分配記憶體的起始位址，alloc_bytes_remaining_為當前記憶體塊未分配記憶體的大小。

static const int kblocksize = 4096;

arena以記憶體塊為單位來管理記憶體，每個記憶體塊的大小kblocksize為 4096 kb。

arena::arena()
: alloc_ptr_(nullptr), alloc_bytes_remaining_(0), memory_usage_(0) {}
arena::~arena() 
}

建構函式初始化所有的成員變數，保證不會使用未初始化的變數。

析構函式釋放blocks_中每個指標指向的記憶體塊。

arena提供了 3 個public函式來簡化記憶體分配。

arena的記憶體分配策略有三種，當申請bytes大小的記憶體時：

inline char* arena::allocate(size_t bytes) 
// 申請的記憶體大於當前記憶體塊剩餘的記憶體，使用 allocatefallback 函式重新申請記憶體
return allocatefallback(bytes);
}

allocate函式分配bytes大小的記憶體空間，返回指向所分配記憶體的指標。

char* arena::allocatealigned(size_t bytes)  else 
// 保證分配的記憶體起始位址是位元組對齊的
assert((reinterpret_cast(result) & (align - 1)) == 0);
return result;
}

allocatealigned函式分配bytes大小的記憶體空間，且起始位址位元組對齊，返回指向所分配記憶體的指標。

size_t memoryusage() const

memoryusage函式返回當前分配給arena物件的所有記憶體空間大小和所有指向記憶體塊的指標大小之和。

接上節中的arena的記憶體分配策略，當申請bytes大小的記憶體時：

char* arena::allocatefallback(size_t bytes) 
// 呼叫 allocatenewblock 申請一塊大小為 kblocksize 的新記憶體塊
alloc_ptr_ = allocatenewblock(kblocksize);
alloc_bytes_remaining_ = kblocksize;
// 在新申請的記憶體塊中分配 bytes 大小的記憶體
char* result = alloc_ptr_;
alloc_ptr_ += bytes;
alloc_bytes_remaining_ -= bytes;
return result;
}

當申請的記憶體大於當前記憶體塊剩餘記憶體時，allocatefallback函式會被呼叫，用來按照後兩種分配策略分配記憶體。

這兩種分配策略可以進一步減少記憶體分配的次數，但同時每塊最後 \(\frac\) 的空間有可能會被浪費。

char* arena::allocatenewblock(size_t block_bytes)

allocatenewblock函式申請乙個大小為block_bytes的記憶體塊。

當向arena申請bytes大小的記憶體時：

LevelDB 原始碼解析之 Arena

LevelDB原始碼剖析之Memtable 1

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leveldb原始碼分析之SSTable檔案例項講解

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