[Memcached]SlabAllocation的MC项占用空间分析及实践

引子

从Slab Allocation原理知道，当MC选择一个Slab class的Chunk存放item数据，必须计算item的空间大小以选择合适的Slab class。按照很多人理解，item是不是只包含缓存对象的value？假设不是，那如何精确计算item的空间大小呢？从这个问题延伸，Chunk是不是只存放缓存对象的value？

源码分析

先看图1的item结构体，包含item、key、suffix、data等内容，注意key/data存放的数据不只是我们认为的key/value，下面将从源码层面计算item的长度。

图1 item结构体

摘录函数item_make_header()计算item长度的代码如下：

sizeof(item) + nkey + *nsuffix + nbytes;//计算总大小


从下面一行代码，可知nkey = key.length + 1。

size_t ntotal = item_make_header(nkey + 1, flags, nbytes, suffix, &nsuffix);


从函数do_item_alloc()函数注释知nbytes是要存储的value长度+2，因为在value的结尾处还要加上&＃8221;\r\n&＃8221;，即 nbytes = value.length + 2。
从下面一行代码，可知nsuffix后缀长度为：

*nsuffix = (uint8_t) snprintf(suffix, 40, " %d %d\r\n", flags, nbytes - 2);


所以ntotal=sizeof(item)+key.length+1+(&＃8221; %d %d\r\n&＃8221;, flags, nbytes &＃8211; 2).length+value.lenght+2，其中32位机器item结构是32字节，64位机器item结构是48字节。
从下面一行代码，如果开启CAS功能，ntotal += sizeof(uint64_t)，uint64_t是8字节。

if (settings.use_cas) {//开启了CAS功能
ntotal += sizeof(uint64_t);
}


static size_t item_make_header(const uint8_t nkey, const int flags, const int nbytes,
char *suffix, uint8_t *nsuffix) {
/* suffix is defined at 40 chars elsewhere.. */
*nsuffix = (uint8_t) snprintf(suffix, 40, " %d %d\r\n", flags, nbytes - 2);
return sizeof(item) + nkey + *nsuffix + nbytes;//计算总大小
}
//key、flags、exptime三个参数是用户在使用set、add命令存储一条数据时输入的参数。
//nkey是key字符串的长度。nbytes则是用户要存储的data长度+2,因为在data的结尾处还要加上"\r\n"
//cur_hv则是根据键值key计算得到的哈希值。
item *do_item_alloc(char *key, const size_t nkey, const int flags,
const rel_time_t exptime, const int nbytes,
const uint32_t cur_hv) {
uint8_t nsuffix;
item *it = NULL;
char suffix[40];
//要存储这个item需要的总空间。要注意第一个参数是nkey+1，所以上面的那些宏计算时
//使用了(item)->nkey + 1
size_t ntotal = item_make_header(nkey + 1, flags, nbytes, suffix, &nsuffix);
if (settings.use_cas) {//开启了CAS功能
ntotal += sizeof(uint64_t);
}
//根据大小判断从属于哪个slab
unsigned int id = slabs_clsid(ntotal);
if (id == 0)//0表示不属于任何一个slab
return 0;
...
it = slabs_alloc(ntotal, id);//从slab分配器中申请内存
it->refcount = 1;
it->it_flags = settings.use_cas ? ITEM_CAS : 0;
it->nkey = nkey;
it->nbytes = nbytes;
memcpy(ITEM_key(it), key, nkey);//这里只拷贝nkey个字节，最后一个字节空着
it->exptime = exptime;
memcpy(ITEM_suffix(it), suffix, (size_t)nsuffix);
it->nsuffix = nsuffix;
return it;
}


实践出真知

图2查询key=emp4900001的value字节长度，key占用10字节，value占用93字节。从上面的公式计算item.length = 48 + 8 + 10 + 1 + (&＃8221; 1 93\r\n&＃8221;).length + 93 + 2 = 169 Bytes。

图2 查询key的value的字节长度

通过图3的mem_requested和used_chunks计算item.length=59066176/349504=169 Bytes，证明从源码分析item长度正确。

图 3 stats slabs命令结果