NGINX原理 之 SLAB分配机制

• 作者：邹祁峰
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• 日期：2013.09.15 23:19
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1 引言

  众所周知，操作系统使用伙伴系统管理内存，不仅会造成大量的内存碎片，同时处理效率也较低下。SLAB是一种内存管理机制，其拥有较高的处理效率，同时也有效的避免内存碎片的产生，其核心思想是预分配。其按照SIZE对内存进行分类管理的，当申请一块大小为SIZE的内存时，分配器就从SIZE集合中分配一个内存块(BLOCK)出去，当释放一个大小为SIZE的内存时，则将该内存块放回到原有集合，而不是释放给操作系统。当又要申请相同大小的内存时，可以复用之前被回收的内存块(BLOCK)，从而避免了内存碎片的产生。[注：因SLAB处理过程的细节较多，在此只是做一个原理上的讲解]

2 总体结构

图1 SLAB内存结构

3 处理流程

  如图1中所示：SLAB管理机制将内存大体上分为SLAB头、SLOT数组、PAGES数组、可分配空间、被浪费空间等模块进行分别管理，其中各模块的功能和作用：

• SLAB头：包含SLAB管理的汇总信息，如最小分配单元(min_size)、最小分配单元对应的位移(min_shift)、页数组地址(pages)、空闲页链表(free)、可分配空间的起始地址(start)、内存块结束地址(end)等等信息(如代码1所示)，在内存的管理过程中，内存的分配、回收、定位等等操作都依赖于这些数据。
• SLOT数组：SLOT数组各成员分别负责固定大小的内存块(BLOCK)的分配和回收。在nginx中SLOT[0]~SLOT[7]分别负责区间在[1~8]、[9~16]、[17~32]、[33~64]、[65~128]、[129~256]、[257~512]、[513~1024]字节大小内存的分配，但为方便内存块(BLOCK)的分配和回收，每个内存块(BLOCK)的大小为各区间的上限(8、16、32、64、128、256、512、1024)。比如说：假如应用进程请求申请5个字节的空间，因5处在[1~8]的区间内，因此由SLOT[0]负责该内存的分配，但区间[1~8]的上限为8，因此即使申请5个字节，却依然分配8字节