前面文章说了PoolChunk如何管理Normal内存块,本文分享PoolSubpage如何管理Small内存块。

源码分析基于Netty 4.1.52

内存管理算法

PoolSubpage负责管理Small内存块。一个PoolSubpage中的内存块size都相同,该size对应SizeClasses#sizeClasses表格的一个索引index。

新创建的PoolSubpage都必须加入到PoolArena#smallSubpagePools[index]链表中。

PoolArena#smallSubpagePools是一个PoolSubpage数组,数组中每个元素都是一个PoolSubpage链表,PoolSubpage之间可以通过next,prev组成链表。

感兴趣的同学可以参考《内存对齐类SizeClasses》。

注意,Small内存size并不一定小于pageSize(默认为8K)

默认Small内存size <= 28672(28KB)

关于Normal内存块,Small内存块,pageSize,可参考《PoolChunk实现原理》。

PoolSubpage实际上就是PoolChunk中的一个Normal内存块,大小为其管理的内存块size与pageSize最小公倍数。

PoolSubpage使用位图的方式管理内存块。

PoolSubpage#bitmap是一个long数组,其中每个long元素上每个bit位都可以代表一个内存块是否使用。

内存分配

分配Small内存块有两个步骤

  1. PoolChunk中分配PoolSubpage。

    如果PoolArena#smallSubpagePools中已经有对应的PoolSubpage缓冲,则不需要该步骤。
  2. PoolSubpage上分配内存块

PoolChunk#allocateSubpage

private long allocateSubpage(int sizeIdx) {
// #1
PoolSubpage<T> head = arena.findSubpagePoolHead(sizeIdx);
synchronized (head) {
//allocate a new run
// #2
int runSize = calculateRunSize(sizeIdx);
//runSize must be multiples of pageSize
// #3
long runHandle = allocateRun(runSize);
if (runHandle < 0) {
return -1;
}
// #4
int runOffset = runOffset(runHandle);
int elemSize = arena.sizeIdx2size(sizeIdx); PoolSubpage<T> subpage = new PoolSubpage<T>(head, this, pageShifts, runOffset,
runSize(pageShifts, runHandle), elemSize); subpages[runOffset] = subpage;
// #5
return subpage.allocate();
}
}

#1 这里涉及修改PoolArena#smallSubpagePools中的PoolSubpage链表,需要同步操作

#2 计算内存块size和pageSize最小公倍数

#3 分配一个Normal内存块,作为PoolSubpage的底层内存块,大小为Small内存块size和pageSize最小公倍数

#4 构建PoolSubpage

runOffset,即Normal内存块偏移量,也是该PoolSubpage在整个Chunk中的偏移量

elemSize,Small内存块size

#5 在subpage上分配内存块

PoolSubpage(PoolSubpage<T> head, PoolChunk<T> chunk, int pageShifts, int runOffset, int runSize, int elemSize) {
// #1
this.chunk = chunk;
this.pageShifts = pageShifts;
this.runOffset = runOffset;
this.runSize = runSize;
this.elemSize = elemSize;
bitmap = new long[runSize >>> 6 + LOG2_QUANTUM]; // runSize / 64 / QUANTUM
init(head, elemSize);
} void init(PoolSubpage<T> head, int elemSize) {
doNotDestroy = true;
if (elemSize != 0) {
// #2
maxNumElems = numAvail = runSize / elemSize;
nextAvail = 0;
bitmapLength = maxNumElems >>> 6;
if ((maxNumElems & 63) != 0) {
bitmapLength ++;
} for (int i = 0; i < bitmapLength; i ++) {
bitmap[i] = 0;
}
}
// #3
addToPool(head);
}

#1 bitmap长度为runSize / 64 / QUANTUM,从《内存对齐类SizeClasses》可以看到,runSize都是2^LOG2_QUANTUM的倍数。

#2

elemSize:每个内存块的大小

maxNumElems:内存块数量

bitmapLength:bitmap使用的long元素个数,使用bitmap中一部分元素足以管理全部内存块。

(maxNumElems & 63) != 0,代表maxNumElems不能整除64,所以bitmapLength要加1,用于管理余下的内存块。

#3 添加到PoolSubpage链表中

前面分析《Netty内存池与PoolArena》中说过,在PoolArena中分配Small内存块时,首先会从PoolArena#smallSubpagePools中查找对应的PoolSubpage​。如果找到了,直接从该PoolSubpage​上分配内存。否则,分配一个Normal内存块,创建PoolSubpage​,再在上面分配内存块。

PoolSubpage#allocate

long allocate() {
// #1
if (numAvail == 0 || !doNotDestroy) {
return -1;
}
// #2
final int bitmapIdx = getNextAvail();
// #3
int q = bitmapIdx >>> 6;
int r = bitmapIdx & 63;
assert (bitmap[q] >>> r & 1) == 0;
bitmap[q] |= 1L << r;
// #4
if (-- numAvail == 0) {
removeFromPool();
}
// #5
return toHandle(bitmapIdx);
}

#1 没有可用内存块,分配失败。通常PoolSubpage分配完成后会从PoolArena#smallSubpagePools中移除,不再在该PoolSubpage上分配内存,所以一般不会出现这种场景。

#2 获取下一个可用内存块的bit下标

#3 设置对应bit为1,即已使用

bitmapIdx >>> 6,获取该内存块在bitmap数组中第q元素

bitmapIdx & 63,获取该内存块是bitmap数组中第q个元素的第r个bit位

bitmap[q] |= 1L << r,将bitmap数组中第q个元素的第r个bit位设置为1,表示已经使用

#4 所有内存块已分配了,则将其从PoolArena中移除。

#5 toHandle 转换为最终的handle

private int getNextAvail() {
int nextAvail = this.nextAvail;
if (nextAvail >= 0) {
this.nextAvail = -1;
return nextAvail;
}
return findNextAvail();
}

nextAvail为初始值或free时释放的值。

如果nextAvail存在,设置为不可用后直接返回该值。

如果不存在,调用findNextAvail查找下一个可用内存块。

private int findNextAvail() {
final long[] bitmap = this.bitmap;
final int bitmapLength = this.bitmapLength;
// #1
for (int i = 0; i < bitmapLength; i ++) {
long bits = bitmap[i];
if (~bits != 0) {
return findNextAvail0(i, bits);
}
}
return -1;
} private int findNextAvail0(int i, long bits) {
final int maxNumElems = this.maxNumElems;
final int baseVal = i << 6; // #2
for (int j = 0; j < 64; j ++) {
if ((bits & 1) == 0) {
int val = baseVal | j;
if (val < maxNumElems) {
return val;
} else {
break;
}
}
bits >>>= 1;
}
return -1;
}

#1 遍历bitmap,~bits != 0,表示存在一个bit位不为1,即存在可用内存块。

#2 遍历64个bit位,

(bits & 1) == 0,检查最低bit位是否为0(可用),为0则返回val。

val等于 (i << 6) | j,即i * 64 + j,该bit位在bitmap中是第几个bit位。

bits >>>= 1,右移一位,处理下一个bit位。

内存释放

释放Small内存块可能有两个步骤

  1. 释放PoolSubpage的上内存块
  2. 如果PoolSubpage中的内存块已全部释放,则从Chunk中释放该PoolSubpage,同时从PoolArena#smallSubpagePools移除它。

PoolSubpage#free

boolean free(PoolSubpage<T> head, int bitmapIdx) {
if (elemSize == 0) {
return true;
}
// #1
int q = bitmapIdx >>> 6;
int r = bitmapIdx & 63;
assert (bitmap[q] >>> r & 1) != 0;
bitmap[q] ^= 1L << r; setNextAvail(bitmapIdx);
// #2
if (numAvail ++ == 0) {
addToPool(head);
return true;
} // #3
if (numAvail != maxNumElems) {
return true;
} else {
// #4
if (prev == next) {
// Do not remove if this subpage is the only one left in the pool.
return true;
} // #5
doNotDestroy = false;
removeFromPool();
return false;
}
}

#1 将对应bit位设置为可以使用

#2 在PoolSubpage的内存块全部被使用时,释放了某个内存块,这时重新加入到PoolArena中。

#3 未完全释放,即还存在已分配内存块,返回true

#4 逻辑到这里,是处理所有内存块已经完全释放的场景。

PoolArena#smallSubpagePools链表组成双向链表,链表中只有head和当前PoolSubpage时,当前PoolSubpage的prev,next都指向head。

这时当前​PoolSubpage是PoolArena中该链表最后一个PoolSubpage,不释放该PoolSubpage,以便下次申请内存时直接从该PoolSubpage上分配。

#5 从PoolArena中移除,并返回false,这时PoolChunk会将释放对应Page节点。

void free(long handle, int normCapacity, ByteBuffer nioBuffer) {
if (isSubpage(handle)) {
// #1
int sizeIdx = arena.size2SizeIdx(normCapacity);
PoolSubpage<T> head = arena.findSubpagePoolHead(sizeIdx); PoolSubpage<T> subpage = subpages[runOffset(handle)];
assert subpage != null && subpage.doNotDestroy; synchronized (head) {
// #2
if (subpage.free(head, bitmapIdx(handle))) {
//the subpage is still used, do not free it
return;
}
}
} // #3
...
}

#1

查找head节点,同步

#2

调用subpage#free释放Small内存块

如果subpage#free返回false,将继续向下执行,这时会释放PoolSubpage整个内存块,否则,不释放PoolSubpage内存块。

#3 释放Normal内存块,就是释放PoolSubpage整个内存块。该部分内容可参考《PoolChunk实现原理》。

如果您觉得本文不错,欢迎关注我的微信公众号,系列文章持续更新中。您的关注是我坚持的动力!

Netty源码解析 -- PoolSubpage实现原理的更多相关文章

  1. Netty源码解析 -- PoolChunk实现原理

    本文主要分享Netty中PoolChunk如何管理内存. 源码分析基于Netty 4.1.52 内存管理算法 首先说明PoolChunk内存组织方式. PoolChunk的内存大小默认是16M,Net ...

  2. Netty源码解析 -- PoolChunk实现原理(jemalloc 3的算法)

    前面文章已经分享了Netty如何实现jemalloc 4算法管理内存. 本文主要分享Netty 4.1.52之前版本中,PoolChunk如何使用jemalloc 3算法管理内存. 感兴趣的同学可以对 ...

  3. 顺序线性表 ---- ArrayList 源码解析及实现原理分析

    原创播客,如需转载请注明出处.原文地址:http://www.cnblogs.com/crawl/p/7738888.html ------------------------------------ ...

  4. Netty源码解析—客户端启动

    Netty源码解析-客户端启动 Bootstrap示例 public final class EchoClient { static final boolean SSL = System.getPro ...

  5. Netty源码解析---服务端启动

    Netty源码解析---服务端启动 一个简单的服务端代码: public class SimpleServer { public static void main(String[] args) { N ...

  6. Netty 源码解析(三): Netty 的 Future 和 Promise

    今天是猿灯塔“365篇原创计划”第三篇. 接下来的时间灯塔君持续更新Netty系列一共九篇 Netty 源码解析(一): 开始 Netty 源码解析(二): Netty 的 Channel 当前:Ne ...

  7. Netty 源码解析(九): connect 过程和 bind 过程分析

    原创申明:本文由公众号[猿灯塔]原创,转载请说明出处标注 今天是猿灯塔“365篇原创计划”第九篇. 接下来的时间灯塔君持续更新Netty系列一共九篇 Netty 源码解析(一): 开始 Netty 源 ...

  8. Netty 源码解析(八): 回到 Channel 的 register 操作

    原创申明:本文由公众号[猿灯塔]原创,转载请说明出处标注 今天是猿灯塔“365篇原创计划”第八篇. 接下来的时间灯塔君持续更新Netty系列一共九篇 Netty 源码解析(一): 开始 Netty 源 ...

  9. Netty 源码解析(七): NioEventLoop 工作流程

    原创申明:本文由公众号[猿灯塔]原创,转载请说明出处标注 今天是猿灯塔“365篇原创计划”第七篇. 接下来的时间灯塔君持续更新Netty系列一共九篇 Netty 源码解析(一): 开始 Netty 源 ...

随机推荐

  1. 做了两年java,这些高性能高可用高并发的技术架构你都知道吗?

    前言 每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题及该问题解决方案的核心.这样,你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复工作. 所谓网站架构模式即为了解决大型网站面临的高并发访问.海量数据.高可靠 ...

  2. 深度分析:面试腾讯,阿里面试官都喜欢问的String源码,看完你学会了吗?

    前言 最近花了两天时间,整理了一下String的源码.这个整理并不全面但是也涵盖了大部分Spring源码中的方法.后续如果有时间还会将剩余的未整理的方法更新到这篇文章中.方便以后的复习和面试使用.如果 ...

  3. 地图上显示点在点上标注当前点的id

    HTML: <div class="form-group field-company-state"> <div style="width:1000px; ...

  4. Django中ModelForm详解

    1.ModelForm组件介绍:这个组件的功能就是把model和form组合起来 2.ModelForm的使用 1.首先需要导入ModelForm from django.forms import M ...

  5. 走进flex布局

    简介:flex 是一个CSS的display 属性中新添加一个值. 随着inline-flex的使用,它将使它适用的元素成为一个flex container(伸缩容器),而这个元素的每个子元素将成为 ...

  6. VUE:组件总结

    ##### 组件化 //node.js里面  require("./index.js") 模块化就是将系统功能分离成独立的功能部分的方法,一般指的是单个的某一种东西,例如js.cs ...

  7. JDK7HashMap

    JDK7HashMap 成员变量 HashMap中定义了非常多的成员变量以及常量,各成员变量含义具体如下: //默认初始化长度-16 static final int DEFAULT_INITIAL_ ...

  8. JZOJ2020年8月12日提高组反思

    JZOJ2020年8月12日提高组反思 真·难亿一点点 T1 题目长并附带伤害-- 暴力搜 对于字符串,我选择\(Pascal\) T2 概率问题,再见 T3 样例没懂,再见 T4 有史以来见过的条件 ...

  9. 解决 spring-integration-mqtt 频繁报 Lost connection 错误

    问题描述 在之前的博客介绍了如何在 Spring Boot 集成 MQTT,后面使用中没有发现问题,最近发现一直报错: Lost connection: Connection lost; retryi ...

  10. Mongo管理

    MongoDB存储引擎 一. WiredTiger引擎 1.  MongoDB3.2版本以上,设置为存储引擎. 2. 基于文档级别的并发控制功能(锁机制) (1).    锁级别:文档级别 (2). ...