从slab到slob再到slub

为了准备冲刺秋招、提前批
准备从今天开始每天更新一些技术，一部分可能来自粘贴，但是都保证看过一遍

内存管理函数是 kmalloc 和 kfree 函数。这两个函数的原型如下：

void *kmalloc( size_t size, int flags );
void kfree( const void *objp );

kmalloc 和kfree 使用了类似于前面定义的函数的 slab 缓存。kmalloc没有为要从中分配对象的某个 slab 缓存命名，而是循环遍历可用缓存来查找可以满足大小限制的缓存。找到之后，就（使用 __kmem_cache_alloc）分配一个对象。要使用 kfree 释放对象，从中分配对象的缓存可以通过调用 virt_to_cache 确定。这个函数会返回一个缓存引用，然后在 __cache_free 调用中使用该引用释放对象。

linux2.4内核中出现了slab

SLAB的诞生是因为：

操作系统内存分配以页为单位进行的，也内核对象远小于页的大小，而这些对象在操作系统的生命周期中会被频繁的申请和释放。
实验发现，这些对象初始化的时间超过了分配内存和释放内存的总时间，所以需要一种更细粒度的针对内核对象的分配算法
众所周知，为了减少浪费的时间，目前多数系统采用了虚拟化技术，SLAB灵感就来源于此，SLAB就是一个对象池
SLAB缓存已经释放的内核对象，以便下次申请时不需要再次初始化和分配空间。

不同大小的对象难以一起管理

所以SLAB按照对象的大小进行分组 ，在分配的时候不会产生堆分配方式的碎片，也不会产生Buddy分配算法中的空间浪费，并且支持硬件缓存对齐来提高 TLB的性能，堪称完美。每 CPU节点单独维护SLAB队列，而且每个SLAB开头保存了该SLAB对象的metadata。

• slab 分配器还可以支持硬件缓存对齐和着色，这允许不同缓存中的对象占用相同的缓存行，从而提高缓存的利用率并获得更好的性能
  在最高层是cache_chain，这是一个 slab 缓存的链接列表。这对于 best-fit 算法非常有用，可以用来查找最适合所需要的分配大小的缓存（遍历列表）。cache_chain 的每个元素都是一个kmem_cache 结构的引用（称为一个 cache）。它定义了一个要管理的给定大小的对象池。每一个kmem_cache都有三种队列，slabs_full/slabs_partial/slabs_empty

• slab 列表中的每个 slab 都是一个连续的内存块（一个或多个连续页）

• slab 是 slab 分配器进行操作的最小分配单位,每个 slab 被分配为多个对象

• slab 中的所有对象都被使用完时，就从 slabs_partial 列表中移动到slabs_full

• slab 完全被分配并且有对象被释放后，就从 slabs_full 列表中移动到 slabs_partial 列表中

• 所有对象都被释放之后，就从 slabs_partial 列表移动到 slabs_empty 列表中

SLAB API

struct kmem_cache *slab_cache;

slab_cache* kmem_cache_create(const char *name, size_t size, size_t align, unsigned long flags, void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long), void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long));

kmem_cache_destroy
kmem_cache_alloc
kmem_cache_zalloc
kmem_cache_free
unsigned int kmem_cache_size( struct kmem_cache *cachep );
const char *kmem_cache_name( struct kmem_cache *cachep );
int kmem_cache_shrink( struct kmem_cache *cachep );

SLUB的诞生 (去看第二个链接的文章，写的很好）

由于SLAB算法节约了时间，但是耗费了大量的空间用来保存metadata和队列。
为了tradeoff时间和空间的消耗，诞生了SLUB，SLUB相对于SLAB有5%-10%的性能提升和减少50%的内存占用

每个缓冲区由多个小的slab 组成，每个 slab 包含固定数目的对象。SLUB分配器简化kmem_cache，slab等相关的管理数据结构，摒弃了SLAB 分配器中众多的队列概念，并针对多处理器、NUMA系统进行优化，从而提高了性能和可扩展性并降低了内存的浪费。

slub把内存分组管理，每个组分别包含2^{3、4、…11}个字节，在4K页大小的默认情况下，另外还有两个特殊的组，分别是96B和192B，共11组。之所以这样分配是因为如果申请2^12B大小的内存，就可以使用伙伴系统提供的接口直接申请一个完整的页面即可。

struct kmem_cache kmalloc_caches[PAGE_SHIFT] __cacheline_aligned;

物理页按照对象(object)大小组织成单向链表，对象大小时候objsize指定的。例如16字节的对象大小，每个object就是16字节，每个object包含指向下一个object的指针，该指针的位置是每个object的起始地址+offset

参考博客
ref :

• https://blog.youkuaiyun.com/rong_toa/article/details/106440497
• https://blog.youkuaiyun.com/lukuen/article/details/6935068?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.baidujs&dist_request_id=&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.baidujs