Swoole 内核开发备忘：内存管理优化（swString）

最新的优化，减少了从recv_buffer到php zval的内存copy，可以从recv_buffer变为PHP层的string类型变量，相当于直接从Socket接收缓存区中读取到了PHP层。

GitHub PR：https://github.com/swoole/swoole-src/pull/3423

swString 结构体

typedef struct _swString
{
    size_t length;
    size_t size;
    off_t offset;
    char *str;
    const swAllocator *allocator;
} swString;

在设计上，这几个字段的作用分别是：

• size：内存容量长度，进行append写入操作时，如果有空余的空间，无需扩容。当实际数据长度等于size时，需要进行内存扩容，通过调用swString_extend()完成
• length：实际数据长度，必须小于或等于size否则会内存越界，底层的swString_*系列函数会检查边界，避免越界读写
• offset：操作游标，记录应用层实际处理数据的位置，offset必须小于或等于length

新增了 allocator 字段，可以设置内存分配器，目前有3种。

• SwooleG.std_allocator：标准的glibc malloc
• SWOOLE_G(php_allocator)：PHP 的 emalloc
• SWOOLE_G(zend_string_allocator)：zend_string_alloc

数据处理

coroutine::Socket::recv_packet() 分为两个阶段从Socket中读取数据。

1. 读取PacketHeader数据，可能是一个比较小的值，如 recv(sizeof(PacketHeader))，在头部中包含PacketLength字段，获取整个包的总长度
2. 读取Payload数据，recv(PacketLength - sizeof(PacketHeader)

底层会预先将offset值设置为PacketLength，然后分段从网络收取数据，调用recv操作，将数据追加到缓存区，并更新length值。当length==offset时表示，接收完毕。coroutine::Socket::recv_packet()返回到应用层。这时应用层可以有两个操作。

• 使用memcpy将数据从recv_buffer中读取出来，下一次调用recv_packet时，底层会自动调用swString_reduce()重置read_buffer缓存区，这会存在一次内存拷贝，但是复用一块内存的
• 使用swString_pop()将read_buffer->str整块内存弹出，在应用层使用，底层会自动分配新的内存，用于接收下一个包

zval zdata;
ssize_t retval = sock->recv_packet();

// 复制内存
ZVAL_STRINGL(&zdata, sock->get_read_buffer()->str, retval);

// 弹出内存
ZVAL_STR(&zdata, sw_get_zend_string(sock->pop_packet()));

本次的 zerocopy 就是使用第二种方式，read_buffer 使用了 SWOOLE_G(zend_string_allocator) 内存分配器，弹出来的 read_buffer->str 内存，正好是一个 zend_string 的val，再使用 sw_get_zend_string(read_buffer->str) 就可以得到 zend_string 对象的内存地址，最后使用 ZVAL_STR() 或者 RETURN_STR() 可直接将 zend_string 对象作为 PHP 层函数调用的返回值。