MySQL内存管理机制浅析

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一、placement new的定义

通常情况下，C++中通过用new方式申请内存空间时，是在系统的堆内存空间中进行分配，底层使用C标准库的malloc()完成内存分配工作。

因此本次申请的内存空间大小，是根据程序运行时对象的大小及使用情况来决定的。

但是某些场景中，可能需要预先分配完成内存空间，然后再把对象"放置"在之前预先分配的内存空间上。即所谓的placement new操作。

定点放置的new操作的语法不同于普通的new操作，比如：我们一般在堆中申请内存空间，通常写：

Object* o = new Object();

而定点放置new的语法形式为：

Object* o = new (pointer) Object();

这里的pointer就是预先分配好内存块的首地址。

二、placement new使用场景

传统堆分配内存方式的弊端：通过new操作符进行堆内存的分配，操作系统需要在堆中找到连续且大小符合要求的内存空间，这个查询匹配的效率是低下的。

极端情况下可能由于空间不足，导致出现内存分配失败的问题发生。

placement new分配方式：创建的对象都在预先分配好的内存缓冲区中操作，无需查询及匹配内存空间，内存分配的时间是常量O(1)。

由于在之前预留的内存空间进行分配，因此不会出现程序运行时由于内存空间不足，导致内存分配失败的问题。

三、placement new和 MySQL 内存管理机制的关系

正是由于上述placement new的机制特性，因此其非常适合那些对时间，性能要求高，长时间运行，不希望被中断的应用程序。例如数据库这类的应用场景，就是很好的例子。

MySQL内部使用mem_root进行内存管理，可以实现多次批量的内存空间申请，并且可以把对象放置到mem_root定义的内存空间中，这样程序运行失败或者中途异常crash退出，我们就无需关心是否成功释放内存。

一切都通过mem_root进行代理操作，整个内存的申请、分配、回收过程透明完成。

四、MySQL中 mem_root 使用场景

//声明 mem_root 对象
MEM_ROOT execute_mem_root;
Query_arena execute_arena(&execute_mem_root,Query_arena::STMT_INITIALIZED_FOR_SP);

//预分配内存块空间
init_sql_alloc(key_memory_sp_head_execute_root, &mem_root,
               MEM_ROOT_BLOCK_SIZE, 0);

//把thd中的mem_root指针指向execute_mem_root对应的内存块
thd->swap_query_arena(execute_arena, &backup_arena);

//把对象分配在预先申请的mem_root上
LEX *sublex = new (thd->mem_root) st_lex_local;

//一些逻辑计算操作
......

//释放表空间
free_root(&execute_mem_root, MYF(0));

总结：MySQL通过mem_root进行内存的统一申请、回收、管理。不但提升了内存分配的效率，提高了系统资源的利用率，而且减少了内存碎片化，是MySQL性能提升的一个重要抓手。

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