メモリという棚

前回の「机の上のメモ」の正体を考えよう。コンピューターにはメモリという部品がある。プログラムが動いている間、計算の途中の数や文字を置いておく作業場所だ。

そう、それだ。メモリは、小さな箱が一列にずらっと並んだ巨大な棚だと思えばいい。箱1つには0から255までの数が1つ入る。この箱1つ分の大きさを1バイトという。16GBなら、箱がおよそ160億個並んでいることになる。

だから、どの箱にも端から順に番号がついている。この番号を番地（アドレス）という。プログラムは「1000番の箱に5を入れる」「1000番の箱の中身を読む」というように、番地で箱を指定して使うんだ。

勝手に使うと、ほかの処理が使っている箱を上書きしてしまう。だから、棚には管理係がいる。プログラムは「箱を8個ください」と管理係に頼み、空いている箱をまとめて借りる。これをメモリの確保という。使い終わったら「返します」と言って返す。これがメモリの解放だ。

そうだね。ただ、図書館と違う点が1つある。返した箱の中身は、消されないんだ。管理係は帳簿に「この箱は空き」と印をつけるだけで、中に入っていた数はそのまま残る。

速さのためだよ。プログラムは1秒に何百万回も箱を借りたり返したりする。そのたびに中身を0で塗りつぶしていたら、それだけで時間がかかる。次に借りた人は、どうせ自分の値で上書きしてから使う。だから消さない。ふつうはそれで困らないんだ。

ある。たとえば、借りた箱にまだ何も書いていないのに、書いたつもりで中身を読んでしまう場合だ。その話は、処理が途中で止まるときのことを考えるときにしよう。先に、PHPでの箱の借り方を見ておきたい。

PHPは、リクエストを1件受けるたびに、そのリクエスト専用の箱の区画を用意する。プログラムの中で文字や配列を作るたびに、その区画から箱を借りる。そしてリクエストが終わると、区画の箱をまとめて返す。1つずつ返し忘れがあっても、最後にまとめて返すから漏れない、という作りだ。

その通り。それからもう1つ。1件のリクエストが借りられる箱の数には上限がある。PHPでは memory_limit という設定で決める。たとえば128MBなら、1件で約1億3千万個の箱までだ。

1件のリクエストが、ばかでかいデータを送りつけられたりして箱をどんどん借りると、ほかのリクエストの分まで使い切ってしまう。サーバー全体が止まりかねない。だから上限を決めておいて、超えそうになったらそのリクエストを打ち切る。この状態をメモリ不足、英語の Out Of Memory を略して OOM という。

そう。そして、この「途中でいきなり止める」というのが、片付けを難しくする原因の1つなんだ。次は、処理が途中で止まるとき、プログラムの中で何が起きるのかを見よう。