Linux内核代码分析 slab.c

Linux内核代码分析 slab.c by 刘亢

slab.c来自linux内核2.4.22版，本文件按照GNU协议发布。

一、准备知识：

1. slab的概念：
   • 提出的原因：由于操作系统在运行中会不断产生、使用、释放大量重复的对象， 所以对这样的重复对象的生成进行改进可以大大提高效率
   • 最早由sun的工程师提出(1994年)并首先在sunos5.4上应用。
2. slab算法的基本思路：分配： if(对相对应的缓存区有空闲位置) 使用这个位置，不必再初始化； else{ 分配内存； 初始化对象； } 释放： 在缓存中标记空闲，不做析构； 资源不足： 寻找未使用的对象空间； 按照要求对部分对象做析构； 释放对象占用的空间；
3. 缓存区：每一个对象放在一个缓存区
4. slab：每个slab块都是页面大小的整数倍（有上限）
5. 着色：字节数按照硬件的要求对齐，可以大大提高硬件缓存的利用率和效率。
6. slab块的两种管理模式：
   • on-slab 适用于小对象（小于1/8页），slab管理结构存放在slab块中。
   • off-slab适用于大对象，(大于等于1/8页),对象和slab块的管理结构都由cache_slabp中分配。 根据slab提出者的论文,slab不适合用在大对象上。
7. slab涉及的重要操作：
   • 缓存区创建kmem_cache_create与销毁kmem_cache_destory
   • 缓存区收缩kmem_cache_shrink与扩张kmem_cache_grow
   • 对象分配kmem_cache_alloc与释放kmem_cache_free
   • 内核态内存的申请kmalloc与释放kfree

二、涉及的重要数据结构：

1. typedef unsigned int kmem_bufctl_t：slab块中的管理结构
2. cache_size表：保存了不同大小(2^n)页面指向cache_cache的两种指针(dma和非dma)。
3. 链表：最重要的是在管理slab结构中出现的3个链表，分别为完全使用的，部分使用的和完全没用过的slab。
4. 结构体：见下面的代码分析。

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 Linux内核代码分析 slab.c.pdf   

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