Linux Slab分配器（一）概述

slab分配器是linux記憶體管理中非常重要和複雜的一部分，其工作是針對一些經常分配並釋放的物件，如程序描述符等，這些物件的大小一般比較小，如果直接採用夥伴系統來進行分配和釋放，不僅會造成大量的內碎片，而且處理速度也太慢。而slab分配器是基於物件進行管理的，相同型別的物件歸為一類(如程序描述符就是一類)，每當要申請這樣乙個物件，slab分配器就從乙個slab列表中分配乙個這樣大小的單元出去，而當要釋放時，將其重新儲存在該列表中，而不是直接返回給夥伴系統。slab分配物件時，會使用最近釋放的物件記憶體塊，因此其駐留在cpu快取記憶體的概率較高。

用於描述和管理cache的資料結構是struct kmem_cache:

struct kmem_cache ;

/*
* the slab lists for all objects.
*/struct kmem_list3 ;

描述和管理單個slab的結構是struct slab

/*
* struct slab
* * manages the objs in a slab. placed either at the beginning of mem allocated
* for a slab, or allocated from an general cache.
* slabs are chained into three list: fully used, partial, fully free slabs.
*/struct slab ;

還要介紹的乙個資料結構就是struct array_cache。struct kmem_cache中定義了乙個struct array_cache指標陣列，陣列的元素個數對應了系統的cpu數，和夥伴系統中的每cpu頁框快取記憶體類似，該結構用來描述每個cpu的本地快取記憶體，它可以減少smp系統中對於自旋鎖的競爭。在每個array_cache的末端都用乙個指標陣列記錄了slab中的空閒物件，分配物件時，採用lifo方式，也就是將該陣列中的最後乙個索引對應的物件分配出去，以保證該物件還駐留在快取記憶體中的可能性。實際上，每次分配記憶體都是直接與本地cpu快取記憶體進行互動，只有當其空閒記憶體不足時，才會從kmem_list中的slab中引入一部分物件到本地快取記憶體中，而kmem_list中的空閒物件也不足了，那麼就要從夥伴系統中引入新的頁來建立新的slab了，這一點也和夥伴系統的每cpu頁框快取記憶體很類似。

/*
* struct array_cache
* * purpose:
* - lifo ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
* - reduce the number of linked list operations
* - reduce spinlock operations
* * the limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
* footprint.
* */
struct array_cache ;

slab分配器涉及到了一些繁雜的概念，這些在後面再逐一結合**進行講解，在理解slab分配器的工作之前，必須先理解上述這些資料結構之間的聯絡，下圖給出了乙個清晰的描述。

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Linux slab 分配器詳解

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