从Python的源码浅要剖析Python的内存管理
Python 的内存管理架构（Objects/obmalloc.c）：
_____ ______ ______ ________
[ int ] [ dict ] [ list ] ... [ string ] Python core |
+3 | | |
_______________________________ | |
[ Python's object allocator ] | |
+2 | ####### Object memory ####### | |
______________________________________________________________ |
[ Python's raw memory allocator (PyMem_ API) ] |
+1 | | |
__________________________________________________________________
[ Underlying general-purpose allocator (ex: C library malloc) ]
0 | |
0. C语言库函数提供的接口
1. PyMem_*家族，是对 C中的 malloc、realloc和free 简单的封装，提供底层的控制接口。
2. PyObject_* 家族，高级的内存控制接口。
3. 对象类型相关的管理接口
PyMem_*
PyMem_家族：低级的内存分配接口(low-level memory allocation interfaces)
Python 对C中的 malloc、realloc和free 提供了简单的封装：
为什么要这么多次一举：
- 不同的C实现对于malloc(0)产生的结果有会所不同，而PyMem_MALLOC(0)会转成malloc(1).
- 不用的C实现的malloc与free混用会有潜在的问题。python提供封装可以避免这个问题。
- Python提供了宏和函数，但是宏无法避免这个问题，故编写扩展是应避免使用宏
源码：
Include/pymem.h
#define PyMem_MALLOC(n) ((size_t)(n) > (size_t)PY_SSIZE_T_MAX ? NULL \
: malloc((n) ? (n) : 1))
#define PyMem_REALLOC(p, n) ((size_t)(n) > (size_t)PY_SSIZE_T_MAX ? NULL \
: realloc((p), (n) ? (n) : 1))
#define PyMem_FREE free
Objects/object.c
/* Python's malloc wrappers (see pymem.h) */
void *
PyMem_Malloc(size_t nbytes)
{
return PyMem_MALLOC(nbytes);
}
...
PyMem_New 和 PyMem_NEW
PyMem_Resize和 PyMem_RESIZE
它们可以感知类型的大小
#define PyMem_New(type, n) \
( ((size_t)(n) > PY_SSIZE_T_MAX / sizeof(type)) ? NULL : \
( (type *) PyMem_Malloc((n) * sizeof(type)) ) )
#define PyMem_Resize(p, type, n) \
( (p) = ((size_t)(n) > PY_SSIZE_T_MAX / sizeof(type)) ? NULL : \
(type *) PyMem_Realloc((p), (n) * sizeof(type)) )
#define PyMem_Del PyMem_Free
#define PyMem_DEL PyMem_FREE
PyObject_*
PyObject_*家族，是高级的内存控制接口(high-level object memory interfaces)。
注意
- 不要和PyMem_*家族混用！！
- 除非有特殊的内粗管理要求，否则应该坚持使用PyObject_*
源码
Include/objimpl.h
#define PyObject_New(type, typeobj) \
( (type *) _PyObject_New(typeobj) )
#define PyObject_NewVar(type, typeobj, n) \
( (type *) _PyObject_NewVar((typeobj), (n)) )
Objects/object.c
PyObject *
_PyObject_New(PyTypeObject *tp)
{
PyObject *op;
op = (PyObject *) PyObject_MALLOC(_PyObject_SIZE(tp));
if (op == NULL)
return PyErr_NoMemory();
return PyObject_INIT(op, tp);
}
PyVarObject *
_PyObject_NewVar(PyTypeObject *tp, Py_ssize_t nitems)
{
PyVarObject *op;
const size_t size = _PyObject_VAR_SIZE(tp, nitems);
op = (PyVarObject *) PyObject_MALLOC(size);
if (op == NULL)
return (PyVarObject *)PyErr_NoMemory();
return PyObject_INIT_VAR(op, tp, nitems);
}
它们执行两项操作：
- 分配内存：PyObject_MALLOC
- 部分初始化对象：PyObject_INIT和PyObject_INIT_VAR
初始化没什么好看到，但是这个MALLOC就有点复杂无比了...
PyObject_{Malloc、Free}
这个和PyMem_*中的3个可是大不一样了，复杂的厉害！
void * PyObject_Malloc(size_t nbytes) void * PyObject_Realloc(void *p, size_t nbytes) void PyObject_Free(void *p)
Python程序运行时频繁地需要创建和销毁小对象，为了避免大量的malloc和free操作，Python使用了内存池的技术。
- 一系列的 arena(每个管理256KB) 构成一个内存区域的链表
- 每个 arena 有很多个 pool(每个4KB) 构成
- 每次内存的申请释放将在一个 pool 内进行
单次申请内存块
当申请大小在 1~256 字节之间的内存时，使用内存池(申请0或257字节以上时，将退而使用我们前面提到的PyMem_Malloc)。
每次申请时，实际分配的空间将按照某个字节数对齐,下表中为8字节（比如PyObject_Malloc(20)字节将分配24字节）。
Request in bytes Size of allocated block Size class idx
----------------------------------------------------------------
1-8 8 0
9-16 16 1
17-24 24 2
25-32 32 3
33-40 40 4
... ... ...
241-248 248 30
249-256 256 31
0, 257 and up: routed to the underlying allocator.
这些参数由一些宏进行控制：
#define ALIGNMENT 8 /* must be 2^N */ /* Return the number of bytes in size class I, as a uint. */ #define INDEX2SIZE(I) (((uint)(I) + 1) << ALIGNMENT_SHIFT) #define SMALL_REQUEST_THRESHOLD 256
pool
每次申请的内存块都是需要在 pool 中进行分配，一个pool的大小是 4k。由下列宏进行控制：
#define SYSTEM_PAGE_SIZE (4 * 1024)
#define POOL_SIZE SYSTEM_PAGE_SIZE /* must be 2^N */
每个pool的头部的定义如下：
struct pool_header {
union { block *_padding;
uint count; } ref; /* number of allocated blocks */
block *freeblock; /* pool's free list head */
struct pool_header *nextpool; /* next pool of this size class */
struct pool_header *prevpool; /* previous pool "" */
uint arenaindex; /* index into arenas of base adr */
uint szidx; /* block size class index */
uint nextoffset; /* bytes to virgin block */
uint maxnextoffset; /* largest valid nextoffset */
};
注意，其中有个成员 szidx，对应前面列表中最后一列的 Size class idx。这也说明一个问题：每个 pool 只能分配固定大小的内存块(比如，只分配16字节的块，或者只分配24字节的块...)。
要能分配前面列表中各种大小的内存块，必须有多个 pool。同一大小的pool分配完毕，也需要新的pool。多个pool依次构成一个链表
arena
多个pool对象使用被称为 arena 的东西进行管理。
struct arena_object {
uptr address;
block* pool_address;
uint nfreepools;
uint ntotalpools;
struct pool_header* freepools;
struct arena_object* nextarena;
struct arena_object* prevarena;
};
arean控制的内存的大小由下列宏控制：
#define ARENA_SIZE (256 << 10) /* 256KB */
一系列的 arena 构成一个链表。
引用计数与垃圾收集
Python中多数对象的生命周期是通过引用计数来控制的，从而实现了内存的动态管理。
但是引用计数有一个致命的问题：循环引用！
为了打破循环引用，Python引入了垃圾收集技术。
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MySQL doit-il payer
Apr 08, 2025 pm 05:36 PM
MySQL a une version communautaire gratuite et une version d'entreprise payante. La version communautaire peut être utilisée et modifiée gratuitement, mais le support est limité et convient aux applications avec des exigences de stabilité faibles et des capacités techniques solides. L'Enterprise Edition fournit une prise en charge commerciale complète pour les applications qui nécessitent une base de données stable, fiable et haute performance et disposées à payer pour le soutien. Les facteurs pris en compte lors du choix d'une version comprennent la criticité des applications, la budgétisation et les compétences techniques. Il n'y a pas d'option parfaite, seulement l'option la plus appropriée, et vous devez choisir soigneusement en fonction de la situation spécifique.
Comment utiliser MySQL après l'installation
Apr 08, 2025 am 11:48 AM
L'article présente le fonctionnement de la base de données MySQL. Tout d'abord, vous devez installer un client MySQL, tel que MySQLWorkBench ou le client de ligne de commande. 1. Utilisez la commande MySQL-UROot-P pour vous connecter au serveur et connecter avec le mot de passe du compte racine; 2. Utilisez Createdatabase pour créer une base de données et utilisez Sélectionner une base de données; 3. Utilisez CreateTable pour créer une table, définissez des champs et des types de données; 4. Utilisez InsertInto pour insérer des données, remettre en question les données, mettre à jour les données par mise à jour et supprimer les données par Supprimer. Ce n'est qu'en maîtrisant ces étapes, en apprenant à faire face à des problèmes courants et à l'optimisation des performances de la base de données que vous pouvez utiliser efficacement MySQL.
MySQL ne peut pas être installé après le téléchargement
Apr 08, 2025 am 11:24 AM
Les principales raisons de la défaillance de l'installation de MySQL sont les suivantes: 1. Problèmes d'autorisation, vous devez s'exécuter en tant qu'administrateur ou utiliser la commande sudo; 2. Des dépendances sont manquantes et vous devez installer des packages de développement pertinents; 3. Conflits du port, vous devez fermer le programme qui occupe le port 3306 ou modifier le fichier de configuration; 4. Le package d'installation est corrompu, vous devez télécharger et vérifier l'intégrité; 5. La variable d'environnement est mal configurée et les variables d'environnement doivent être correctement configurées en fonction du système d'exploitation. Résolvez ces problèmes et vérifiez soigneusement chaque étape pour installer avec succès MySQL.
Le fichier de téléchargement MySQL est endommagé et ne peut pas être installé. Réparer la solution
Apr 08, 2025 am 11:21 AM
Le fichier de téléchargement mysql est corrompu, que dois-je faire? Hélas, si vous téléchargez MySQL, vous pouvez rencontrer la corruption des fichiers. Ce n'est vraiment pas facile ces jours-ci! Cet article expliquera comment résoudre ce problème afin que tout le monde puisse éviter les détours. Après l'avoir lu, vous pouvez non seulement réparer le package d'installation MySQL endommagé, mais aussi avoir une compréhension plus approfondie du processus de téléchargement et d'installation pour éviter de rester coincé à l'avenir. Parlons d'abord de la raison pour laquelle le téléchargement des fichiers est endommagé. Il y a de nombreuses raisons à cela. Les problèmes de réseau sont le coupable. L'interruption du processus de téléchargement et l'instabilité du réseau peut conduire à la corruption des fichiers. Il y a aussi le problème avec la source de téléchargement elle-même. Le fichier serveur lui-même est cassé, et bien sûr, il est également cassé si vous le téléchargez. De plus, la numérisation excessive "passionnée" de certains logiciels antivirus peut également entraîner une corruption des fichiers. Problème de diagnostic: déterminer si le fichier est vraiment corrompu
MySQL a-t-il besoin d'Internet
Apr 08, 2025 pm 02:18 PM
MySQL peut s'exécuter sans connexions réseau pour le stockage et la gestion des données de base. Cependant, la connexion réseau est requise pour l'interaction avec d'autres systèmes, l'accès à distance ou l'utilisation de fonctionnalités avancées telles que la réplication et le clustering. De plus, les mesures de sécurité (telles que les pare-feu), l'optimisation des performances (choisissez la bonne connexion réseau) et la sauvegarde des données sont essentielles pour se connecter à Internet.
Solutions au service qui ne peuvent pas être démarrées après l'installation de MySQL
Apr 08, 2025 am 11:18 AM
MySQL a refusé de commencer? Ne paniquez pas, vérifions-le! De nombreux amis ont découvert que le service ne pouvait pas être démarré après avoir installé MySQL, et ils étaient si anxieux! Ne vous inquiétez pas, cet article vous emmènera pour le faire face calmement et découvrez le cerveau derrière! Après l'avoir lu, vous pouvez non seulement résoudre ce problème, mais aussi améliorer votre compréhension des services MySQL et vos idées de problèmes de dépannage, et devenir un administrateur de base de données plus puissant! Le service MySQL n'a pas réussi et il y a de nombreuses raisons, allant des erreurs de configuration simples aux problèmes système complexes. Commençons par les aspects les plus courants. Connaissances de base: une brève description du processus de démarrage du service MySQL Service Startup. Autrement dit, le système d'exploitation charge les fichiers liés à MySQL, puis démarre le démon mysql. Cela implique la configuration
Comment optimiser les performances de la base de données après l'installation de MySQL
Apr 08, 2025 am 11:36 AM
L'optimisation des performances MySQL doit commencer à partir de trois aspects: configuration d'installation, indexation et optimisation des requêtes, surveillance et réglage. 1. Après l'installation, vous devez ajuster le fichier my.cnf en fonction de la configuration du serveur, tel que le paramètre innodb_buffer_pool_size, et fermer query_cache_size; 2. Créez un index approprié pour éviter les index excessifs et optimiser les instructions de requête, telles que l'utilisation de la commande Explication pour analyser le plan d'exécution; 3. Utilisez le propre outil de surveillance de MySQL (ShowProcessList, Showstatus) pour surveiller la santé de la base de données, et sauvegarde régulièrement et organisez la base de données. Ce n'est qu'en optimisant en continu ces étapes que les performances de la base de données MySQL peuvent être améliorées.
Comment optimiser les performances MySQL pour les applications de haute charge?
Apr 08, 2025 pm 06:03 PM
Guide d'optimisation des performances de la base de données MySQL dans les applications à forte intensité de ressources, la base de données MySQL joue un rôle crucial et est responsable de la gestion des transactions massives. Cependant, à mesure que l'échelle de l'application se développe, les goulots d'étranglement des performances de la base de données deviennent souvent une contrainte. Cet article explorera une série de stratégies efficaces d'optimisation des performances MySQL pour garantir que votre application reste efficace et réactive dans des charges élevées. Nous combinerons des cas réels pour expliquer les technologies clés approfondies telles que l'indexation, l'optimisation des requêtes, la conception de la base de données et la mise en cache. 1. La conception de l'architecture de la base de données et l'architecture optimisée de la base de données sont la pierre angulaire de l'optimisation des performances MySQL. Voici quelques principes de base: sélectionner le bon type de données et sélectionner le plus petit type de données qui répond aux besoins peut non seulement économiser un espace de stockage, mais également améliorer la vitesse de traitement des données.
