多图详解Linux内存分配器Slub

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ithorizon 7个月前 (10-05) 阅读数 36 #Linux

Linux内存分配器Slub详解

Linux内核中的内存分配器是内核管理内存的重要组件。Slub（Slab分配器）是Linux内核中一个常用的内存分配器，它重点用于分配频繁分配和释放的小对象。本文将详细介绍Slub内存分配器的原理、工作流程以及优缺点。

1. Slub内存分配器的原理

Slub内存分配器基于Slab机制，其重点思想是将多个小对象预先分配到一个更大的内存块中，形成一个对象池。当需要分配小对象时，可以直接从这个对象池中取出，而不需要每次都进行内存的分配和释放操作。

2. Slub内存分配器的工作流程

Slub内存分配器的工作流程大致可以分为以下几个步骤：

初始化：在系统启动时，Slub分配器会初始化一系列的Slab对象，这些对象将用于存放小对象。

分配：当需要分配小对象时，Slub分配器会从相应的Slab对象中取出一个空闲对象，分配给用户。

释放：当小对象不再需要时，Slub分配器会将它放回对应的Slab对象中，以供后续再次分配。

回收：当Slab对象中的对象数量大致有一定阈值时，Slub分配器会进行回收操作，将Slab对象中的所有对象全部释放，以便进行后续的内存复用。

3. Slab对象的结构

Slub内存分配器中的Slab对象结构如下：


    struct kmem_cache {
        unsigned long flags;        // 标志
        unsigned long size;         // Slab对象大小
        unsigned long offset;       // 对象偏移量
        unsigned long color;        // 颜色
        struct page *page;          // 指向page结构的指针
        struct kmem_cache_cpu *cpu_slab; // 处理器相关的Slab信息
        unsigned long objects;      // 对象数量
        unsigned long free;         // 空闲对象数量
        struct kmem_cache *slabp;   // 指向父Slab对象的指针
        struct kmem_cache *full;    // 指向满Slab对象的指针
        void (*ctor)(void *, void *); // 构造函数
        void (*dtor)(void *, void *); // 析构函数
        void (*ctor_top)(void *, void *); // 构造函数（顶部）
        void (*dtor_top)(void *, void *); // 析构函数（顶部）
        unsigned int inuse;         // 已使用对象数量
        unsigned int align;         // 对齐方案
        unsigned int reserved;      // 保留位
        void *cpu_partial;          // 处理器相关的部分对象信息
        struct page *partial;       // 部分对象信息
        spinlock_t lock;            // 锁
        unsigned int objects_per_slab; // 每个Slab中的对象数量
        unsigned int free_slabs;    // 空闲Slab数量
        struct list_head list;      // 链表节点
    };