Linux2.6中的Slab层

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还记得一个进程创建的时候是什么给它分配的“进程描述符”吗?没错,是slab分配器,那么,这个slab分配器是个什么东西呢?

分配和释放数据结构是所有内核中最普遍的操作之一。为了便于结构的频繁分配和回收,编程人员常常会用到空闲链表。空闲链表中包含可供使用的,已经分配好的数据结构块。当代码需要一个新的数据结构实例时,就可以从空闲链表中抓取一个,而不需要再去执行一些分配内存的代码,这样不仅高效而且使用简单。以后,当不需要这个数据结构时,我们不能简单的释放这块内存,而是需要把它放回空闲链表中,毕竟,下次使用的时候我们还要使用呢。

在内核中,空闲链表面对的一个主要问题就是不能全局控制。当可用内存变得紧缺时,内核无法通知每个空闲链表,让其收缩缓存的大小以便释放出一些内存来。实际上,内核根本不知道存在任何空闲链表。为了解决这个问题,Linux内核引入了slab层的概念。slab分配器扮演了通用数据结构缓存层的角色。

slab层把不同的对象划分为高速缓存,其中每个高速缓存组中存放的都是不同类型的数据结构对象。例如,一个高速缓存用于存放进程描述符,另一个高速缓存用于存放i节点。

之后,这些高速缓存又被划分为slab。slab由一个或多个物理上连续的页组成。一般情况下,slab也就仅仅一页。每个高速缓存可以由多个slab组成,下图显示的就是高速缓存,slab,数据结构对象三者的关系:

Linux2.6中的Slab层

每个slab都包含一些数据成员,这里的成员指的是缓存的数据结构。每个slab处于三种状态之一:满,部分满或空。

当内核的某一部分需要一个对象时,就要由slab分配了,首先考虑的是部分满的slab,如果不存在部分满的slab则去空的slab分配,如果也不存在空的slab,则内核需要申请页重新分配高速缓存。

slab层的管理是在每个高速缓存的基础上的,通过给整个内核一个简单的接口来完成的。通过接口就可以创建和撤销高速缓存,并在高速缓存内分配和释放对象。高速缓存及其slab的复杂管理完全通过slab层的内部机制来处理。当你创建了一个高速缓存之后,slab层所起的作用就像一个专用的分配器,可以为具体的对象类型进行分配。

相关阅读:

Linux Slab分配器(一)–概述 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/62965.htm

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

Linux Slab分配器(三)–创建缓存 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/63109.htm

Linux Slab分配器(四)–分配对象 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/63138.htm

Linux Slab分配器(五)–释放对象 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/63167.htm

Linux Slab分配器(六)–创建Slab和销毁Slab http://www.linuxidc.com/Linux/2

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