SLAB,SLUB,SLOB

Linux内核：slab/slob/slub

  • Slab是基础，是最早从Sun OS那引进的；
  • Slub是在Slab上进行的改进，在大型机上表现出色（不知道在普通PC上如何），据说还被IA-64作为默认；
  • Slob是针对小型系统设计的(废弃)

SLAB分配器

作为基础，当然要学习。
我们知道，BUDDY算法是基于页的分配管理，在内存中大部分使用却是以字节进行分配的，slab就是解决小内存分配的；

推荐：Linux slab 分配器剖析

重点关注：

  • SLAB是如何分配和释放小内存块的？
  • 缓存着色啥意思？

用户使用

  1. #include <linux/slab.h>
  3. /** 创建和释放slab描述符
  4.  * kmem_cache_create - Create a cache.
  5.  * @name:  /proc/slabinfo . procfs下可见
  6.  * @size:  缓存对象大小
  7.  * @align: 缓存对象需要对齐的字节数
  8.  * @flags: SLAB flags
  9.  * @ctor:  A constructor for the objects. 对象构造函数,直接为NULL即可。
  10.  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
  11.  */
  12. struct kmem_cache *
  13. kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
  14.         slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *));
  15. void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s);
  19. /** 分配和释放缓存对象 
  20.  * kmem_cache_alloc - Allocate an object
  21.  * @cachep: The cache to allocate from.
  22.  * @flags: See kmalloc(). 
  23.  *
  24.  * Allocate an object from this cache.  The flags are only relevant
  25.  * if the cache has no available objects.
  26.  *
  27.  * Return: pointer to the new object or %NULL in case of error
  28.  */
  29. void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags);
  30. void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cachep, void *objp);

如果单纯使用，那么以上接口足够。 但内部实现仍然懵逼

slab描述符

slab分配器

  1. // linux-5.7.14/include/linux/slab_def.h
  2. #include <linux/slab_def.h>
  4. /*
  5.  * struct array_cache
  6.  *
  7.  * Purpose:
  8.  * - LIFO ordering, to hand out cache-warm objects from _alloc
  9.  * - reduce the number of linked list operations
  10.  * - reduce spinlock operations
  11.  *
  12.  * The limit is stored in the per-cpu structure to reduce the data cache
  13.  * footprint.
  14.  *
  15.  */
  16. struct array_cache {
  17.     unsigned int avail;
  18.     unsigned int limit;
  19.     unsigned int batchcount;
  20.     unsigned int touched;
  21.     void *entry[];
  22. };
  25. struct kmem_cache {
  26.     struct array_cache __percpu *cpu_cache; // percpu 本地CPU对象缓冲池

描述符分配流程

细节分配参考： SLUB分配算法

  1. kmem_cache_create
  2.     kmem_cache_create_usercopy
  3.         get_online_cpus() + get_online_mems() // cpu和mem加锁
  5.         kmem_cache_sanity_check
  6.         __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
  7.         create_cache(cache_name, size,
  8.              calculate_alignment(flags, align, size),
  9.              flags, useroffset, usersize, ctor, NULL, NULL);
  11.         put_online_mems() + put_online_cpus() // cpu和mem释放锁

__kmem_cache_alias
该函数检查已创建的slab是否存在与当前想要创建的slab的对象大小相匹配的，如果有则通过别名合并到一个缓存中进行访问 

  1. __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
  2.     find_mergeable(size, align, flags, name, ctor);  // 查找可合并slab的kmem_cache结构

SLUB分配器

https://blog.csdn.net/juS3Ve/article/details/79124544?utm_source=blogxgwz2
看了下ubuntu18.04 /boot/config-5.4.0-52-generic下的配置，也是用SLUB，这里也学习下这个玩意。