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Linux Slab分配器(一)--概述

[日期:2012-06-15] 来源:Linux社区  作者:vanbreaker [字体: ]

slab分配器是Linux内存管理中非常重要和复杂的一部分,其工作是针对一些经常分配并释放的对象,如进程描述符等,这些对象的大小一般比较小,如果直接采用伙伴系统来进行分配和释放,不仅会造成大量的内碎片,而且处理速度也太慢。而slab分配器是基于对象进行管理的,相同类型的对象归为一类(如进程描述符就是一类),每当要申请这样一个对象,slab分配器就从一个slab列表中分配一个这样大小的单元出去,而当要释放时,将其重新保存在该列表中,而不是直接返回给伙伴系统。slab分配对象时,会使用最近释放的对象内存块,因此其驻留在CPU高速缓存的概率较高。

相关阅读:Linux Slab分配器(二)--初始化 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/62966.htm

       用于描述和管理cache的数据结构是struct kmem_cache

  1. struct kmem_cache {  
  2. /* 1) per-cpu data, touched during every alloc/free */  
  3.     /*per-CPU数据,记录了本地高速缓存的信息,也用于跟踪最近释放的对象,每次分配和释放都要直接访问它*/  
  4.     struct array_cache *array[NR_CPUS];   
  5. /* 2) Cache tunables. Protected by cache_chain_mutex */  
  6.     unsigned int batchcount;  /*本地高速缓存转入或转出的大批对象数量*/  
  7.     unsigned int limit;       /*本地高速缓存中空闲对象的最大数目*/  
  8.     unsigned int shared;  
  9.   
  10.     unsigned int buffer_size;/*管理对象的大小*/  
  11.     u32 reciprocal_buffer_size;/*buffer_size的倒数值*/  
  12. /* 3) touched by every alloc & free from the backend */  
  13.   
  14.     unsigned int flags;          /* 高速缓存的永久标识*/  
  15.     unsigned int num;         /* 一个slab所包含的对象数目 */  
  16.   
  17. /* 4) cache_grow/shrink */  
  18.     /* order of pgs per slab (2^n) */  
  19.     unsigned int gfporder;   /*一个slab包含的连续页框数的对数*/  
  20.    
  21.     /* force GFP flags, e.g. GFP_DMA */  
  22.     gfp_t gfpflags;          /*与伙伴系统交互时所提供的分配标识*/  
  23.   
  24.     size_t colour;         /* 颜色的个数*/  
  25.     unsigned int colour_off; /* 着色的偏移量 */  
  26.       
  27.     /*如果将slab描述符存储在外部,该指针指向存储slab描述符的cache, 
  28.       否则为NULL*/  
  29.     struct kmem_cache *slabp_cache;  
  30.     unsigned int slab_size;  /*slab管理区的大小*/  
  31.     unsigned int dflags;     /*动态标识*/  
  32.   
  33.     /* constructor func */  
  34.     void (*ctor)(void *obj); /*创建高速缓存时的构造函数指针*/  
  35.   
  36. /* 5) cache creation/removal */  
  37.     const char *name;         /*高速缓存名*/  
  38.     struct list_head next;    /*用于将高速缓存链入cache chain*/  
  39.   
  40. /* 6) statistics */  
  41. #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB /*一些用于调试用的变量*/   
  42.     unsigned long num_active;  
  43.     unsigned long num_allocations;  
  44.     unsigned long high_mark;  
  45.     unsigned long grown;  
  46.     unsigned long reaped;  
  47.     unsigned long errors;  
  48.     unsigned long max_freeable;  
  49.     unsigned long node_allocs;  
  50.     unsigned long node_frees;  
  51.     unsigned long node_overflow;  
  52.     atomic_t allochit;  
  53.     atomic_t allocmiss;  
  54.     atomic_t freehit;  
  55.     atomic_t freemiss;  
  56.   
  57.     /* 
  58.      * If debugging is enabled, then the allocator can add additional 
  59.      * fields and/or padding to every object. buffer_size contains the total 
  60.      * object size including these internal fields, the following two 
  61.      * variables contain the offset to the user object and its size. 
  62.      */  
  63.     int obj_offset;  
  64.     int obj_size;  
  65. #endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */   
  66.   
  67.     /* 
  68.      * We put nodelists[] at the end of kmem_cache, because we want to size 
  69.      * this array to nr_node_ids slots instead of MAX_NUMNODES 
  70.      * (see kmem_cache_init()) 
  71.      * We still use [MAX_NUMNODES] and not [1] or [0] because cache_cache 
  72.      * is statically defined, so we reserve the max number of nodes. 
  73.      */  
  74.      /*struct kmem_list3用于组织该高速缓存中的slab*/  
  75.     struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];  
  76.     /* 
  77.      * Do not add fields after nodelists[] 
  78.      */  
  79. };  
  1. struct kmem_list3 {  
  2.     struct list_head slabs_partial;/*slab链表,包含空闲对象和已分配对象的slab描述符*/  
  3.     struct list_head slabs_full;   /*slab链表,只包含非空闲的slab描述符*/  
  4.     struct list_head slabs_free;   /*slab链表,只包含空闲的slab描述符*/  
  5.     unsigned long free_objects;    /*高速缓存中空闲对象的个数*/  
  6.     unsigned int free_limit;       /*空闲对象的上限*/  
  7.     unsigned int colour_next;       /*下一个slab使用的颜色*/  
  8.     spinlock_t list_lock;  
  9.     struct array_cache *shared; /* shared per node */  
  10.     struct array_cache **alien; /* on other nodes */  
  11.     unsigned long next_reap;    /* updated without locking */  
  12.     int free_touched;       /* updated without locking */  
  13. };  
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