高並行環境向け軽量メモリプール実装

概要

本リポジトリ「High-concurrency-memory-pool」は、高い並行性が求められる環境で発生する頻繁なメモリ割り当てと解放を効率化するための軽量メモリプールをC++で実装したものです。Googleが提供するtcmallocの設計思想である「スレッドごとのローカルキャッシュ」に着目し、競合を最小化することで高速なメモリ管理を実現。シンプルでコンパクトな設計により、複雑化しがちなメモリ管理のボトルネックを軽減し、多スレッド処理時のパフォーマンス向上に寄与します。

リポジトリの統計情報

スター数: 2
フォーク数: 0
ウォッチャー数: 2
コミット数: 5
ファイル数: 3
メインの言語: C++

主な特徴

Googleのtcmallocを参考に、スレッドローカルキャッシュを活用した高並行メモリプールを実装
複雑なフレームワークを簡素化し、軽量かつ効率的なメモリ管理を実現
多スレッド環境での頻繁な小規模メモリ割当・解放のボトルネックを低減
外部・内部メモリ断片化への対策を行い、メモリ利用効率を向上

技術的なポイント

本プロジェクトは、高負荷で多スレッドが頻繁にメモリ割当・解放を行うシステムにおいて、従来のmalloc/freeが抱える性能低下の問題を解決するために設計されています。通常、OSや標準のメモリアロケータはグローバルなデータ構造を操作するため、スレッド間で激しい競合が発生しやすく、CPUオーバーヘッドや遅延を招きます。特に小さなメモリブロックの頻繁な割当・解放は断片化を誘発し、性能劣化とメモリ利用効率の低下をもたらします。

この課題に対し、Googleのtcmallocは「スレッドごとに独立したキャッシュ」を持つことで、メモリ割当の競合を減らし、ローカル性を高めています。本リポジトリではtcmallocのコアアイデアを学習し、必要最小限の機能に絞って軽量化したメモリプールをC++で実装。スレッドローカルな固定長メモリ管理により、割当・解放が高速化されるだけでなく、グローバルロックの回避で並行度が大幅に向上します。

具体的には、固定長メモリのブロック単位で管理し、スレッドローカルキャッシュに保持される空きブロックを優先的に再利用。これにより、メモリ割当時にOSやグローバルプールへのアクセスを減らし、メモリ断片化の抑制にも寄与します。加えて、フレームワークのシンプルさを保ちながら、並行処理時の競合状態を最小限にする設計を採用。実装はC++のモダンな機能を活用し、パフォーマンスと可読性の両立を図っています。

このように、多数のスレッドが同時に小規模メモリを扱うWebサーバーやリアルタイム処理系システムなどで、CPU負荷低減と応答性能向上に貢献する技術的な基盤となります。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

Fixed-length memory: 固定長メモリブロックの管理関連コードを格納するディレクトリ
README.md: プロジェクト概要と利用方法を記載
concurrent-MemoryPool: スレッドローカルキャッシュや並行処理対応のメモリプール本体コードを格納するディレクトリ

まとめ

軽量で高効率なメモリプールにより高並行処理のメモリ管理を最適化。

リポジトリ情報：

名前: High-concurrency-memory-pool
説明: 我当前的项目目标是实现一个高并发环境下的高效内存池，其原型参考了 Google 开源的 tcmalloc（Thread-Caching Malloc）。tcmalloc 的核心思想是为每个线程维护本地缓存，从而减少线程间竞争，提高内存分配与释放的效率。基于这一思路，我们在保留其关键机制的基础上，对框架进行了简化，实现了一个轻量级的内存池，以有效解决多线程场景下的内存分配瓶颈问题。
スター数: 2
言語: C++
URL: https://github.com/dazuibazi-djx/High-concurrency-memory-pool
オーナー: dazuibazi-djx
アバター: https://avatars.githubusercontent.com/u/195309031?v=4