Linux記憶體管理之slab分配器分析

一：準備知識：

前面我們分析過了大記憶體分配的實現機制，事實上, 若為小塊記憶體而請求整個頁面，這樣對於記憶體來說是一種極度的浪費。因此linux 採用了slab 來管理小塊記憶體的分配與釋放。slab 最早是由sun 的工程師提出。它的提出是基於以下因素考慮的： 1

：核心函式經常傾向於反覆請求相同的資料型別。比如：建立程序時，會請求一塊記憶體來存放mm 結構。 2

：不同的結構使用不同的分配方法可以提高效率。同樣，如果程序在撤消的時候，核心不把mm 結構釋放掉，而是存放到乙個緩衝區裡，以後若有請求mm 儲存空間的行為就可以直接從緩衝區中取得，而不需重新分配記憶體. 3:

前面我們曾分析過，如果夥伴系統頻繁分配，釋放記憶體會影響系統的效率，以此，可以把要釋放到的記憶體放到緩衝區中，直至超過乙個閥值才把它釋放至夥伴系統，這樣可以在一定程度上緩減減夥伴系統的壓力 4:

為了緩減「內碎片」的產生，通常可以把小記憶體塊按照2 的倍數組織在一起，這一點和夥伴系統類似

二：slab 分配器概貌：

slab

將快取分為兩種：一種是專用快取記憶體，另外一種是普通快取記憶體。請注意，這裡所說的快取記憶體和硬體沒有必然的關係，它只是slab 分配器中的乙個軟體概念。

專用快取記憶體中用來存放核心使用的資料結構，例如：mm,skb,vm 等等

普通快取記憶體是指存放一般的資料，比如核心為指標分配一段記憶體

所有的快取記憶體區都通過鍊錶的方式組織在一起，它的首結點是cache_chain

另外，普通快取記憶體將分配區分為32*(2^0),32*(2^1),32*(2^2) ….32*(2^12) 大小，共13 個區域大小，另外，每個大小均有兩個快取記憶體，乙個為dma 快取記憶體，乙個是常規快取記憶體。它們都存放在乙個名這cache_size 的表中.

slab

分配器把每乙個請求的記憶體稱之為物件（和oop 設計方法中的物件類似，都有初始化與析構）. 物件又存放在slab 中.slab 又按照空，末滿，全滿全部鏈結至快取記憶體中. 如下圖所示：

三：slab 分配器相關的資料結構：

快取記憶體：

typedef struct kmem_cache_s kmem_cache_t;

struct kmem_cache_s

這裡值得注意的地方是，與2.4 相比，slab 部份的結構與成員位置發生了很大改變。一般來說經常用的成員放在結構體的前面。後面會解述為什麼。