Linux slab 分配器详解 --- 了解 Linux 内存管理的方式Z
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良好的操作系统性能部分依赖于操作系统有效管理资源的能力。在过去，堆内存管理器是实际的规范，但是其性能会受到内存碎片和内存回收需求的影响。现在，Linux? 内核使用了源自于 Solaris 的一种方法，但是这种方法在嵌入式系统中已经使用了很长时间了，它是将内存作为对象按照大小进行分配。本文将探索 slab 分配器背后所采用的思想，并介绍这种方法提供的接口和用法。
每个缓存都包含了一个?slabs?列表，这是一段连续的内存块（通常都是页面）。存在 3 种 slab：
slabs_full完全分配的 slabslabs_partial部分分配的 slabslabs_empty空 slab，或者没有对象被分配注意?slabs_empty?列表中的 slab 是进行回收（reaping）的主要备选对象。正是通过此过程，slab 所使用的内存被返回给操作系统供其他用户使用。
slab 列表中的每个 slab 都是一个连续的内存块（一个或多个连续页），它们被划分成一个个对象。这些对象是从特定缓存中进行分配和释放的基本元素。注意 slab 是 slab 分配器进行操作的最小分配单位，因此如果需要对 slab 进行扩展，这也就是所扩展的最小值。通常来说，每个 slab 被分配为多个对象。
由于对象是从 slab 中进行分配和释放的，因此单个 slab 可以在 slab 列表之间进行移动。例如，当一个 slab 中的所有对象都被使用完时，就从?slabs_partial?列表中移动到?slabs_full?列表中。当一个 slab 完全被分配并且有对象被释放后，就从?slabs_full?列表中移动到?slabs_partial?列表中。当所有对象都被释放之后，就从?slabs_partial?列表移动到?slabs_empty?列表中。
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slab 缓存的 Linux 源代码
您可以在 ./linux/mm/slab.c 中找到 slab 缓存的源代码。?kmem_cache?结构也是在 ./linux/mm/slab.c 中定义的。本文着重讨论 2.6.21 Linux 内核中的当前实现。
然后其他 slab 缓存函数将使用该引用进行创建、删除、分配等操作。kmem_cache?结构包含了每个中央处理器单元（CPU）的数据、一组可调整的（可以通过 proc 文件系统访问）参数、统计信息和管理 slab 缓存所必须的元素。
NUMA 的 slab 分配
对于 NUMA（Non-Uniform Memory Access）架构来说，对某个特定节点的分配函数是?kmem_cache_alloc_node。
通用对象分配
在 slab 源代码中，提供了一个名为kmem_find_general_cachep?的函数，可执行缓存搜索，即用来查找最适合所需对象大小的 slab 缓存。
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limit?字段表示每个 CPU 可以缓存的对象的最大数量。?batchcount?字段是当缓存为空时转换到每个 CPU 缓存中全局缓存对象的最大数量。?shared?参数说明了对称多处理器（Symmetric MultiProcessing，SMP）系统的共享行为。
注意您必须具有超级用户的特权才能在 proc 文件系统中为 slab 缓存调优参数。
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slab 缓存分配器的源代码实际上是 Linux 内核中可读性较好的一部分。除了函数调用的间接性之外，源代码也非常直观，总的来说，具有很好的注释。如果您希望了解更多有关 slab 缓存分配器的内容，建议您从源代码开始，因为它是有关这种机制的最新文档。 下面的?参考资料?一节提供了介绍 slab 缓存分配器的参考资料，但是不幸的是就目前的 2.6 实现来说，这些文档都已经过时了。
M. Tim Jones 是一名嵌入式软件工程师，他是?GNU/Linux Application Programming、AI Application Programming?以及?BSD Sockets Programming from a Multilanguage Perspective?等书的作者。他的工程背景非常广泛，从同步宇宙飞船的内核开发到嵌入式架构设计，再到网络协议的开发。Tim 是位于科罗拉多州 Longmont 的
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