在nginx的進(jìn)程模型下，類似流量統(tǒng)計、流量控制、數(shù)據(jù)共享、等需要多個工作進(jìn)程共同配合完成任務(wù)，共享內(nèi)存是一個重要的進(jìn)程通訊的方案。本文介紹在nginx的代碼中與共享內(nèi)存相關(guān)的功能，包括ngx_shmem與ngx_slab的使用與注意事項，但不包括ngx_slab中實現(xiàn)的內(nèi)存管理算法。

ngx_shmem的使用

ngx_shmem.c/h文件只是對mmap()/munmap()系統(tǒng)調(diào)用或者shmget()/shmdt()的一個很簡單的封裝。實現(xiàn)了ngx風(fēng)格的基礎(chǔ)庫，可以申請和釋放一段連續(xù)的共享內(nèi)存空間。一般用于固定長度的共享數(shù)據(jù)使用，使用過程中數(shù)據(jù)長度固定不會伸縮。

typedef struct {  u_char   *addr;  size_t    size;  ...} ngx_shm_t;ngx_int_t ngx_shm_alloc(ngx_shm_t *shm);void ngx_shm_free(ngx_shm_t *shm);

在ngxin中共享內(nèi)存的使用流程，一般是由master進(jìn)程創(chuàng)建，worker進(jìn)程通過繼承的方式獲得內(nèi)存指針。

關(guān)于ngx_shmem的使用，可以參考ngx_event_module_init()中部分片段，這部分代碼在共享內(nèi)存中創(chuàng)建了若干個變量，用于記錄各個狀態(tài)(accepted/reading/writing...)的請求數(shù)量，并在ngx_event_module中的幾個關(guān)鍵事件入口對這幾個變量進(jìn)行加減統(tǒng)計操作。實現(xiàn)統(tǒng)計所有worker進(jìn)程當(dāng)前的請求狀態(tài)。

shm.size = size;ngx_str_set(&shm.name, "nginx_shared_zone");shm.log = cycle->log;if (ngx_shm_alloc(&shm) != NGX_OK) {  return NGX_ERROR;}shared = shm.addr;...ngx_stat_accepted = (ngx_atomic_t *) (shared + 3 * cl);ngx_stat_handled = (ngx_atomic_t *) (shared + 4 * cl);ngx_stat_requests = (ngx_atomic_t *) (shared + 5 * cl);ngx_stat_active = (ngx_atomic_t *) (shared + 6 * cl);ngx_stat_reading = (ngx_atomic_t *) (shared + 7 * cl);ngx_stat_writing = (ngx_atomic_t *) (shared + 8 * cl);ngx_stat_waiting = (ngx_atomic_t *) (shared + 9 * cl);

關(guān)于這個功能的更多細(xì)節(jié)，可以查看代碼中的NGX_STAT_STUB宏定義相關(guān)代碼與ngx_http_stub_status_module。

ngx_slab的使用

ngx_shmem是一層極簡的封裝，實現(xiàn)了共享內(nèi)存的基本功能。但我們程序中大部分的場景共享數(shù)據(jù)并不會一個固定大小的結(jié)構(gòu)，而更多是像ngx_array、ngx_list、ngx_queue、ngx_rbtree這類大小可以變化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

我們期望能有像ngx_pool_t一樣可以動態(tài)申請釋放空間一個內(nèi)存池。ngx_slab正是一個這樣的結(jié)構(gòu)體，原理上與系統(tǒng)的malloc()有相識之處都是通過一系列算法實現(xiàn)對一段段內(nèi)存片段的申請與釋放。只不過ngx_slab操作的對象是基于ngx_shmem的共享內(nèi)存。

先看一下ngx_slab的接口

typedef struct {  ngx_shmtx_t    mutex;  ...  void       *data; /* 一般存放從pool中申請獲得的根數(shù)據(jù)地址（pool中第一個申請的數(shù)據(jù)接口） */  void       *addr; /* 使用ngx_shmem申請獲得的共享內(nèi)存基地址 */} ngx_slab_pool_t;void ngx_slab_init(ngx_slab_pool_t *pool);void *ngx_slab_alloc(ngx_slab_pool_t *pool, size_t size);void *ngx_slab_alloc_locked(ngx_slab_pool_t *pool, size_t size);void *ngx_slab_calloc(ngx_slab_pool_t *pool, size_t size);void *ngx_slab_calloc_locked(ngx_slab_pool_t *pool, size_t size);void ngx_slab_free(ngx_slab_pool_t *pool, void *p);void ngx_slab_free_locked(ngx_slab_pool_t *pool, void *p);