从零开始成为GStreamer专家——GSlice

最新推荐文章于 2025-10-29 11:51:47 发布

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#链表 #数据结构 #音视频 #gstreamer

GSlice是GStreamer中的一种高效内存管理机制，它通过将内存分割成固定大小的chunk并利用magazine缓存来优化内存分配和释放。每个线程拥有两个magazine链表，用于快速分配和回收内存，避免频繁的系统调用。Gslice还采用了cachecolorization技术提高CPU缓存利用率。当内存不再需要时，它不会立即释放，而是保留在magazine中，等待后续使用。此外，Gslice还包括slab分配器和page分配器，分别处理页面大小的内存和对齐的内存分配。错误处理方面，可能会遇到如segfault等问题，通常与内存访问不当有关。

从零开始成为GStreamer专家——GSlice

Gslice全称应该是GSlice allocator，是一种有效的内存管理方式，它将大小相同chunk_size的内存分成内存块组，称为一个magazine，一个magazine内有许多个内存大小一样的空间。是一种节省空间、可扩展的分配大小相同的内存块的内存管理方式，就像#GMemChunks（来自 GLib 2.8），同时避免了过多的内存浪费、可伸缩性和性能问题。

Gslice使用了一种复杂的分层设计，它使用 posix_memalign() 来优化这些相同大小内存块的分配。Gslice中每个线程都有空闲链表（所谓的magazine层），用来快速分配已知大小结构体的内存请求。这就意味着内存Gslice并不是立即释放内存返回给系统，而是提供额外的缓存逻辑来保存这段内存信息。由于地址对齐而未使用的那部分内存，则使用缓存着色技术（cache colorization—内存地地址随机分步，有助于提高CPU cache利用率）以提高 CPU 缓存利用率，可以用chunk = (ChunkLink*) (mem + color);语句来表示，其中mem是分配的内存起始地址，clolor是多余的空间长度。 Gslice分配器的cache层自适应高锁竞争（high lock contention）来提高可扩展性。

Gslice可以分配小到只有两个指针的数据结构内存块，与 malloc() 不同，它不会为每个块保留额外的空间。而大块的内存，g_slice_new() 和 g_slice_alloc() 将自动调用系统 malloc() 实现。对于新开发的代码，建议使用g_slice函数而不是g_malloc之类的函数分配内存，g_slice之类函数分配的内存，只要对象在其生命周期内没有调整大小，那么这段内存在释放时仍然可用。

从层次结构上讲，Gslice大致可以分为4层，也即在slab层后扩展了magazine层。分别是thread magazines层，magazine cache层，slab分配器，page分配器。

后续例子在arm 32位平台，按如下Allocator参数进行：

{min_page_size = 128, max_page_size = 8192, config = {always_malloc = 0, bypass_magazines = 0, debug_blocks = 0, working_set_msecs = 15000, color_increment = 1}, max_slab_chunk_size_for_magazine_cache = 1021,   magazine_mutex = {p = 0x0, i = {0, 0}}, magazines = 0x58d360, contention_counters = 0x58d160, mutex_counter = -11, stamp_counter = 0, last_stamp = 15905188, slab_mutex = {p = 0x0, i = {0, 0}}, slab_stack = 0x58d560,  color_accu = 544} 

#define LARGEALIGNMENT          (256)
#define P2ALIGNMENT               (8)
#define ALIGN(size, base)       ((base) * (gsize) (((size) + (base) - 1) / (base)))
#define NATIVE_MALLOC_PADDING   8
#define SLAB_INFO_SIZE             (24)
#define MAX_MAGAZINE_SIZE       (256)
#define MIN_MAGAZINE_SIZE        (4)
#define MAX_STAMP_COUNTER       (7)
#define MAX_SLAB_CHUNK_SIZE(al) (1021)
#define MAX_SLAB_INDEX(al)      (126)
#define SLAB_INDEX(al, asize)   ((asize) / 8 - 1)
#define SLAB_CHUNK_SIZE(al, ix) (((ix) + 1) * 8)
#define SLAB_BPAGE_SIZE(al,csz) (8 * (csz) + 24)