Protocol Buffer优化技术-Arena allocation

Protocol Buffer Arena allocation

Arena是pb C++版本才有的特性。用来优化msg创建过程中对内存的使用。

pb版本需要3以上。

 

核心思想：预分配迟回收

好处：

1. 减少内存分配回收的成本
2. 缓解碎片对象问题，主要是这个目的
3. 提高了缓存行的命中率

官方文档 C++ Arena Allocation Guide

如何使用

需要在.proto文件中加上下面这行

option cc_enable_arenas = true;

proto在生成时，会为message类生成出arena相关的函数。

import时，也需要带上该选项。

第一种 使用Arena

#include <google/protobuf/arena.h>
Arena arena;
MyMessage* msg= google::protobuf::Arena::CreateMessage<MyMessage>(&arena);

 

arena会分配一块内存使用，不够时采用倍增算法。

默认的初始分配大小是 256B ，最大分配大小是 8KB。每块最大8K。

当arena生命周期结束时，会自动回收内存块。

业务代码不要delete msg这个指针。

可以通过 arena.SpaceAllocated() 接口获取实际分配内存的大小。

可以通过 arena.SpaceUsed()接口获取实际使用内存的大小。

第二种 自定义内存块

char m_arena_block[1 * 1024 * 1024] = {};
ArenaOptions options;
options.initial_block = m_arena_block;
options.initial_block_size = sizeof(m_arena_block);
Arena arena(options);
auto* message = Arena::CreateMessage<MyMessage>(&arena)

 

第一种由于不知道需要分配多大的内存，所以还是有可能会调用new。

一次性分配1M，足矣。

 

对于string类型和bytes类型，arena特性不生效。

不过，在3.16.0中已经有了ArenaString的实现。

• Do out-of-line allocation and deallocation of string object in ArenaString.

使用粒度

在大多数服务使用场景中，“arena-per-request”模式表现良好。

建议使用arena，大内存场景下，性能有显著提高。

 

https://github.com/protocolbuffers/protobuf/issues/4327

https://github.com/protocolbuffers/protobuf/tree/3.16.x/src/google/protobuf