一，redis内存管理介绍

redis是一个基于内存的key-value的数据库，其内存管理是非常重要的，为了屏蔽不同平台之间的差异，以及统计内存占用量等，redis对内存分配函数进行了一层封装，程序中统一使用zmalloc，zfree一系列函数，其对应的源码在src/zmalloc.h和src/zmalloc.c两个文件中，源码点这里。

二，redis内存管理源码分析

redis封装是为了屏蔽底层平台的差异，同时方便自己实现相关的函数，我们可以通过src/zmalloc.h 文件中的相关宏定义来分析redis是怎么实现底层平台差异的屏蔽的，zmalloc.h 中相关宏声明如下：

#if defined(USE_TCMALLOC)
#define ZMALLOC_LIB ("tcmalloc-" __xstr(TC_VERSION_MAJOR) "." __xstr(TC_VERSION_MINOR))
#include 
#if (TC_VERSION_MAJOR == 1 && TC_VERSION_MINOR >= 6) || (TC_VERSION_MAJOR > 1)
#define HAVE_MALLOC_SIZE 1
#define zmalloc_size(p) tc_malloc_size(p)
#else
#error "Newer version of tcmalloc required"
#endif

#elif defined(USE_JEMALLOC)
#define ZMALLOC_LIB ("jemalloc-" __xstr(JEMALLOC_VERSION_MAJOR) "." __xstr(JEMALLOC_VERSION_MINOR) "." __xstr(JEMALLOC_VERSION_BUGFIX))
#include 
#if (JEMALLOC_VERSION_MAJOR == 2 && JEMALLOC_VERSION_MINOR >= 1) || (JEMALLOC_VERSION_MAJOR > 2)
#define HAVE_MALLOC_SIZE 1
#define zmalloc_size(p) je_malloc_usable_size(p)
#else
#error "Newer version of jemalloc required"
#endif

#elif defined(__APPLE__)
#include 
#define HAVE_MALLOC_SIZE 1
#define zmalloc_size(p) malloc_size(p)
#endif

#ifndef ZMALLOC_LIB
#define ZMALLOC_LIB "libc"
#endif

...
#ifndef HAVE_MALLOC_SIZE
size_t zmalloc_size(void *ptr);
#endif

通过上面的宏的预处理我们可以发现redis为了屏蔽不同系统(库)的差异进行了如下预处理：

A，若系统中存在Google的TC_MALLOC库，则使用tc_malloc一族函数代替原本的malloc一族函数。

B，若系统中存在FaceBook的JEMALLOC库，则使用je_malloc一族函数代替原本的malloc一族函数。

C，若当前系统是Mac系统，则使用中的内存分配函数。

D，其他情况，在每一段分配好的空间前头，同时多分配一个定长的字段，用来记录分配的空间大小。

tc_malloc是google开源处理的一套内存管理库，是用C++实现的，主页在这里。TCMalloc给每个线程分配了一个线程局部缓存。小分配可以直接由线程局部缓存来满足。需要的话，会将对象从中央数据结构移动到线程局部缓存中，同时定期的垃圾收集将用于把内存从线程局部缓存迁移回中央数据结构中。这篇文章里对TCMalloc有个详细的介绍。

jemalloc 也是一个内存创管理库，其创始人Jason Evans也是在FreeBSD很有名的开发人员，参见这里。Jemalloc聚集了malloc的使用过程中所验证的很多技术。忽略细节，从架构着眼，最出色的部分仍是arena和thread cache。

读者一定会有疑问系统不是有了malloc 吗，为什么还有这样的内存管理库？？ 由于经典的libc的分配器碎片率为较高，可以查看这篇文章的分析，关于内存碎片不太了解的童鞋请参考这里， malloc 和free 怎么工作的参考这里。 关于ptmalloc,tcmalloc和jemalloc内存分配策略的一篇总结不错的文章，请点这里。

下面介绍redis封装的内存管理相关函数，src/zmalloc.h有相关声明。

void *zmalloc(size_t size);//malloc
void *zcalloc(size_t size);//calloc
void *zrealloc(void *ptr, size_t size);/realloc
void zfree(void *ptr);//free
char *zstrdup(const char *s);
size_t zmalloc_used_memory(void);
void zmalloc_enable_thread_safeness(void);
void zmalloc_set_oom_handler(void (*oom_handler)(size_t));
float zmalloc_get_fragmentation_ratio(void);
size_t zmalloc_get_rss(void);
size_t zmalloc_get_private_dirty(void);
void zlibc_free(void *ptr);

现在主要介绍下redis内存分配函数 void *zmalloc(size_t size)，其对应的声明形式如下：

void *zmalloc(size_t size) {
    void *ptr = malloc(size+PREFIX_SIZE);

    if (!ptr) zmalloc_oom_handler(size);
#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE
    update_zmalloc_stat_alloc(zmalloc_size(ptr));
    return ptr;
#else
    *((size_t*)ptr) = size;
    update_zmalloc_stat_alloc(size+PREFIX_SIZE);
    return (char*)ptr+PREFIX_SIZE;
#endif
}

阅读源码我们发现有个PREFIX_SIZE 宏，其宏定义形式如下：

/* zmalloc.c */
#ifdef HAVE_MALLOC_SIZE
#define PREFIX_SIZE (0)       
#else  
#if defined(__sun)
#define PREFIX_SIZE (sizeof(long long))
#else                         
#define PREFIX_SIZE (sizeof(size_t))
#endif
#endif