內(nèi)存池(Memery Pool)技術(shù)是在真正使用內(nèi)存之前，先申請(qǐng)分配一定數(shù)量的、大小相等(一般情況下)的內(nèi)存塊留作備用。當(dāng)有新的內(nèi)存需求時(shí)，就從內(nèi)存池中分出一部分內(nèi)存塊，若內(nèi)存塊不夠再繼續(xù)申請(qǐng)新的內(nèi)存。這樣做的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是盡量避免了內(nèi)存碎片，使得內(nèi)存分配效率得到提升。

不僅在用戶態(tài)應(yīng)用程序中被廣泛使用，同時(shí)在Linux內(nèi)核也被廣泛使用，在內(nèi)核中有不少地方內(nèi)存分配不允許失敗。作為一個(gè)在這些情況下確保分配的方式，內(nèi)核開(kāi)發(fā)者創(chuàng)建了一個(gè)已知為內(nèi)存池(或者是 “mempool” )的抽象，內(nèi)核中內(nèi)存池真實(shí)地只是相當(dāng)于后備緩存，它盡力一直保持一個(gè)空閑內(nèi)存列表給緊急時(shí)使用，而在通常情況下有內(nèi)存需求時(shí)還是從公共的內(nèi)存中直接分配，這樣的做法雖然有點(diǎn)霸占內(nèi)存的嫌疑，但是可以從根本上保證關(guān)鍵應(yīng)用在內(nèi)存緊張時(shí)申請(qǐng)內(nèi)存仍然能夠成功。

下面看下內(nèi)核內(nèi)存池的源碼，內(nèi)核內(nèi)存池的源碼在中，實(shí)現(xiàn)上非常簡(jiǎn)潔，描述內(nèi)存池的結(jié)構(gòu)mempool_t在頭文件中定義，結(jié)構(gòu)描述如下：

內(nèi)存池的創(chuàng)建函數(shù)mempool_create的函數(shù)原型如下：

函數(shù)原型指定內(nèi)存池可以容納元素的個(gè)數(shù)、申請(qǐng)?jiān)氐姆椒?、釋放元素的方法，以及一個(gè)可選的內(nèi)存源(通常是一個(gè)cache)，內(nèi)存池對(duì)象創(chuàng)建完成后會(huì)自動(dòng)調(diào)用alloc方法從pool_data上分配min_nr個(gè)元素用來(lái)填充內(nèi)存池。

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值得注意的是內(nèi)存池分配和回收對(duì)象的函數(shù)：mempool_alloc和mempool_free。mempool_alloc的作用是從指定的內(nèi)存池中申請(qǐng)/獲取一個(gè)對(duì)象，函數(shù)原型如下：

函數(shù)先是從pool_data中申請(qǐng)?jiān)貙?duì)象，當(dāng)從pool_data無(wú)法成功申請(qǐng)到時(shí)，才會(huì)從池中提取對(duì)象使用，因此可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)核內(nèi)存池mempool其實(shí)是一種后備池，在內(nèi)存緊張的情況下才會(huì)真正從池中獲取，這樣也就能保證在極端情況下申請(qǐng)對(duì)象的成功率，單也不一定總是會(huì)成功，因?yàn)閮?nèi)存池的大小畢竟是有限的，如果內(nèi)存池中的對(duì)象也用完了，那么進(jìn)程就只能進(jìn)入睡眠，也就是被加入到pool->wait的等待隊(duì)列，等待內(nèi)存池中有可用的對(duì)象時(shí)被喚醒，重新嘗試從池中申請(qǐng)?jiān)兀?/p>

池回收對(duì)象的函數(shù)mempool_free的原型如下：

其實(shí)原則跟mempool_alloc是對(duì)應(yīng)的，釋放對(duì)象時(shí)先看池中的可用元素是否充足(pool->curr_nr == pool->min_nr)，如果不是則將元素對(duì)象釋放回池中，否則將元素對(duì)象還給pool->pool_data。

此外mempool也提供或者說(shuō)指定了幾對(duì)alloc/free函數(shù)，及在mempool_create創(chuàng)建池時(shí)必須指定的alloc和free函數(shù)，分別適用于不同大小或者類型的元素的內(nèi)存池，具體如下：

總體上來(lái)講mempool的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)約，但是不簡(jiǎn)單，而且非常輕便易用，這也是內(nèi)核奧妙之所在。