linux slab的含義 與 kmalloc的關係__linux

slab字面意思是被分割的厚板/石板，類似與buddy演算法的含義（頁可以按照2的次冪組織成一個元素，也可以分離，就像小夥伴一樣，buddy演算法因“時聚時散”這個表現而得名）；slab的含義就是把大塊的空間，分解為小塊的空間。slab具體的特性是它包含不同的對象，就像書架一樣，同一類型的對象就放在什麼同一類型的slab（書架）裡，因為一個slab可能裝不下所有的對象，所以有些物件類型會有多個slab。slab並不是一開始就有的演算法，它的出現是為了最佳化buddy演算法，buddy演算法以頁（4096位元組）為單位，進行管理，即使很小的資料修改，也會動用4096位元組，花銷大，而且資料這一塊，那一塊，不好管理。

所以，buddy系統就像一個大的書架，slab就像書架的格子一樣。書架用於管理一個專業領域的書，如C語言/C++/JAVA/C#，而格子用於管理一個小類，C語言放在一個slab，C++放入一個slab....。而組成slab的“對象”就是具體的書本，如《C專家編程》，《C語言陷阱》等就是C語言這個slab 的對象。

因為記憶體初始化的時間比分配和釋放時間長好多，slab增加一個類似對象池的特性，slab會緩衝已經被“釋放”的對象，以便下次重用，不必再初始化。對象用該快取結構kmem_cache描述。通過kmem_cache_create建立。雖然名為快取，但是它不是硬體上的快取，它只是主存上的地區，但是和硬體上的快取高度相關。

注意核心分配記憶體的函數kmalloc使用了__do_kmalloc,這個函數先按照size，找到一個kmem_cache，然後從kmem_cache中分配記憶體對象。這說明，kmalloc是通過快取的大小來構建一個通用記憶體 Clerk的。用cat  /proc/slabinfo命令可以查看到kmem_cache的情況，kmalloc會使用kmem_cache_init(預先初始化cache)初始化出來的cache，這個cache是按照size初始化（見紅色字型），而不是按照類型初始化的。可見，kmem_cache既會按類型分，也會按size分。如果你調用函數kmalloc(50,GFP_KERNEL),記憶體開銷是64位元組，同理33-64都是一樣的開銷：64位元組，知道這個有利於在核心開發時最佳化記憶體。

task_struct          356    380   5872    5    8 : tunables    0    0    0 : slabdata     76     76      0
anon_vma            6185   6400     32  128    1 : tunables    0    0    0 : slabdata     50     50      0
shared_policy_node    340    340     48   85    1 : tunables    0    0    0 : slabdata      4      4      0
numa_policy          680    680     24  170    1 : tunables    0    0    0 : slabdata      4      4      0
idr_layer_cache      690    690    544   30    4 : tunables    0    0    0 : slabdata     23     23      0
kmalloc-8192          50     56   8192    4    8 : tunables    0    0    0 : slabdata     14     14      0
kmalloc-4096         139    144   4096    8    8 : tunables    0    0    0 : slabdata     18     18      0
kmalloc-2048         331    352   2048   16    8 : tunables    0    0    0 : slabdata     22     22      0
kmalloc-1024        1339   1376   1024   32    8 : tunables    0    0    0 : slabdata     43     43      0
kmalloc-512         5574   5632    512   32    4 : tunables    0    0    0 : slabdata    176    176      0
kmalloc-256         8141   8864    256   32    2 : tunables    0    0    0 : slabdata    277    277      0
kmalloc-128          844    896    128   32    1 : tunables    0    0    0 : slabdata     28     28      0
kmalloc-64          4820   5440     64   64    1 : tunables    0    0    0 : slabdata     85     85      0
kmalloc-32          4087   4480     32  128    1 : tunables    0    0    0 : slabdata     35     35      0
kmalloc-16         11411  11776     16  256    1 : tunables    0    0    0 : slabdata     46     46      0
kmalloc-8           6078   6144      8  512    1 : tunables    0    0    0 : slabdata     12     12      0
kmalloc-192         3961   4389    192   21    1 : tunables    0    0    0 : slabdata    209    209      0
kmalloc-96           735    756     96   42    1 : tunables    0    0    0 : slabdata     18     18      0
kmem_cache_node        0      0     64   64    1 : tunables    0    0    0 : slabdata      0      0      0

詳細解釋參考

http://oss.org.cn/kernel-book/ch06/6.3.3.htm

Slab分配模式把對象分組放進緩衝區（儘管英文中使用了Cache這個詞，但實際上指的是記憶體中的地區，而不是指硬體快取）。因為緩衝區的組織和管理與硬體快取的命中率密切相關，因此，Slab緩衝區並非由各個對象直接構成，而是由一連串的“大塊（Slab）”構成，而每個大塊中則包含了若干個同種類型的對象，這些對象或已被分配，或空閑，如圖6.12所示。一般而言，對象分兩種，一種是大對象，一種是小對象。所謂小對象，是指在一個頁面中可以容納下好幾個對象的那種。例如，一個inode結構大約佔300多個位元組，因此，一個頁面中可以容納8個以上的inode結構，因此，inode結構就為小對象。Linux核心中把小於512位元組的對象叫做小對象。

 

圖6.10 Slab的組成

實際上，緩衝區就是主存中的一片地區，把這片地區劃分為多個塊，每塊就是一個Slab，每個Slab由一個或多個頁面組成，每個Slab中存放的就是對象。

因為Slab分配模式的實現比較複雜，我們不準備對其進行詳細的分析，只對主要內容給予描述。