linux slab内存管理小析

最近把slab机制看了一下，网上分析内容丰富全面，不再过多赘述，只是自己做了个简单的小结

 

1. 几大重要数据结构

（1）Kmem_cache数据结构：

struct kmem_cache {

         struct array_cache *array[NR_CPUS];    CPU本地高速缓存

         unsigned int batchcount;

         unsigned int limit;

         unsigned int shared;

         unsigned int buffer_size;              slab对象的大小

         u32 reciprocal_buffer_size;            buffer_size的倒数，计算对象在slab中索引时用

         unsigned int flags;                          可区分slab管理区外置or内置

         unsigned int num;                           一个slab中对象的个数

         unsigned int gfporder;                一个slab占用的页的order数

         gfp_t gfpflags;

         size_t colour;                              一个slab中碎片区需要的着色块数

         unsigned int colour_off;               cache的着色块的单位大小

         struct kmem_cache *slabp_cache;      slab管理区域对象，slab外置方式时需要

         unsigned int slab_size;                slab管理对象的大小

num * sizeof(kmem_bufctl_t) + sizeof(struct slab)

         unsigned int dflags;         

         void (*ctor)(void *obj);                对象构造函数

         const char *name;                    对象缓存的名字

         struct list_head next;                  链入全局slab cache链表中

#ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB               统计数据

         unsigned long num_active;

         unsigned long num_allocations;

         unsigned long high_mark;

         unsigned long grown;

         unsigned long reaped;

         unsigned long errors;

         unsigned long max_freeable;

         unsigned long node_allocs;

         unsigned long node_frees;

         unsigned long node_overflow;

         atomic_t allochit;

         atomic_t allocmiss;

         atomic_t freehit;

         atomic_t freemiss;

         int obj_offset;

         int obj_size;

#endif /* CONFIG_DEBUG_SLAB */

         struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];    slab三链结构

}

 

（2）Slab三链数据结构：

struct kmem_list3 {

         struct list_head slabs_partial;   非空非满slab链

         struct list_head slabs_full;      满slab链

         struct list_head slabs_free;     空slab链

         unsigned long free_objects;     slab链表的空闲对象数

         unsigned int free_limit;

         unsigned int colour_next;            当前slab的着色区偏移

         spinlock_t list_lock;

         struct array_cache *shared;    各local cache的共享对象cache

         struct array_cache **alien;   

         unsigned long next_reap;       

         int free_touched;                    表示刚刚访问了slab空链表

};

 

（3）各cpu缓存数据结构：

struct array_cache {

         unsigned int avail;          当前local cache中可用对象索引

         unsigned int limit;          当前local cache中对象个数限制

         unsigned int batchcount;     批量填充的数目，local cache是按批填充的

         unsigned int touched;       置1表示最近使用了local cache

         spinlock_t lock;             自旋锁

         void *entry[];                指针数组

};

 

（4）slab数据结构：

struct slab {

         struct list_head list;

         unsigned long colouroff;      本slab的着色偏移

         void *s_mem;              slab中第一个对象的起始地址页面地址+colouroff+管理区大小

         unsigned int inuse;           在用对象计数

         kmem_bufctl_t free;         本slab中第一个空闲对象的索引

         unsigned short nodeid;       所处的node号

};

Slab存放于页面地址+colouroff处

 

2. 一些重要操作

（1）   初始化

第一阶段 Start_kernel()->mm_init()->kmem_cache_init()

第二阶段 Start_kernel()->kmem_cache_init_late()

（2）   创建cache

kmem_cache_create（）

截取网上众多分析中的图

众Kmem_cache者的关系图：

 

（3）   创建slab

cache_grow()

 

alloc_slabmgmt（）：

slab_map_pages（）：

 

分配对象

先查看本地CPU cache，然后是本地共享CPU cache，最后是三链。前面三个都没有空间时，需要从新分配slab。