slab测试

小引：

很久很久以前：一个叫做Mark Hemment的哥儿们写了Slab。在接下来的一些年里，其他人对Slab进行了完善。一年半以前，SLOB问世了。SLOB的目标是针对嵌入式系统 的，主要是适用于那些内存非常有限的系统，比如32MB以下的内存，它不太注重large smp系统，虽然最近在这方面有一些小的改进。几个月之前，SLUB闪亮登场。它基本上属于对Slab的重设计(redesign)，但是代码更少，并且 能更好的适应large NUMA系统。

SLUB被很认为是Slab和Slob的取代者，内核开发人员称其为：more SMP-friendly SLUB allocator。显然，在桌面平台上的多核心处理器也能从中受益。

在研究SLUB之前，先说说SLAB。众所周知，操作系统进行内存分配的时候，是以页为单位进行的，也可以称为内存块或者堆。但是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，并且实验发现，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，于是SLAB诞生了：

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，类似对象池的概念。并且没有修改通用的内存分配算法，以保证不影响大内存块 分配时的性能。

由于SLAB按照对象的大小进行了分组，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。

但是这个世界上没有完美的算法，一个算法要么占用更多的空间以减少运算时间，要么使用更多的运算时间减少空间的占用。优秀的算法就是根据实际应用情况在这 两者之间找一个平衡点。SLAB虽然能更快的分配内核对象，但是metadata，诸如缓存队列等复杂层次结构占用了大量的内存。

SLUB因此而诞生：

SLUB 不包含SLAB这么复杂的结构。SLAB不但有队列，而且每个SLAB开头保存了该SLAB对象的metadata。SLUB只将相近大小的对象对齐填入 页面，并且保存了未分配的SLAB对象的链表，访问的时候容易快速定位，省去了队列遍历和头部metadata的偏移计算。该链表虽然和SLAB一样是每 CPU节点单独维护，但使用了一个独立的线程来维护全局的SLAB对象，一个CPU不使用的对象会被放到全局的partial队列，供其他CPU使用，平 衡了个节点的SLAB对象。回收页面时，SLUB的SLAB对象是全局失效的，不会引起对象共享问题。另外，SLUB采用了合并相似SLAB对象的方法， 进一步减少内存的占用。

据内核开发人员称，SLUB相对于SLAB有5%-10%的性能提升和减少50%的内存占用（是内核对象缓存占用的，不是全局哦，否则Linux Kernel可以修改主版本号了）。所以SLUB是一个时间和空间上均有改善的算法，而且SLUB完全兼容SLAB的接口，所以内核其他模块不需要修改即 可从SLUB的高性能中受益。SLUB在2.6.22内核中理所当然的替代了SLAB。

下面还有一些有用的链接：
slab:http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linux-slab-allocator/
slob:
slub:

测试代码：

#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#define MY_NAME "lizhijie"
struct people_info
{
    char *name;
    int age;
};

static struct list_head *my_chain;

struct kmem_cache *people_info_cachep;

static void people_info_ctor(void *info)
{
    memset(info,0,sizeof(struct people_info));
}
static int __init my_cache_init(void)
{
    struct people_info *my_info;
    struct kmem_cache *tmp;
    int i＝0;

    people_info_cachep=kmem_cache_create("people_info_cache",
            sizeof(struct people_info),
            0,
            SLAB_PANIC|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
            people_info_ctor);


    my_info=kmem_cache_alloc(people_info_cachep,GFP_KERNEL);
    my_info->name=MY_NAME;
    my_info->age=24;
    
    my_chain=&people_info_cachep->list;
    list_for_each_entry(tmp,my_chain,list)
    {
        if(!tmp->name)
        {
            //NOTE: my_chain here is just a list_head,not kmem_cache.

            my_chain=&tmp->list;
            break;
        }
    }
    list_for_each_entry(tmp,my_chain,list)
    {
        printk("LZJ:%s\n",tmp->name);
        i++;
    }
    printk("LZJ:number of kmem_cache:%d\n",i);


    kmem_cache_free(people_info_cachep,my_info);
    return 0;
}

static void __exit my_cache_exit(void)
{
    kmem_cache_destroy(people_info_cachep);
}

MODULE_AUTHOR("zhijie Li");
MODULE_DESCRIPTION("This is a slab test.");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
module_init(my_cache_init);
module_exit(my_cache_exit);

注：
    第一个list_for_each_entry是为了找到kmem_cache链表的头指针。头指针是一个struct list_head 指针，不包含在struct kmem_cache中，如果没有这一步，直接从当前的people_info_cachep->list开始遍历，当遍历到那个链表头的时候将会出现问题，因为那时候的list不是包含在struct kmem_cache中的list。
    另外：用list_for_each_entry遍历链表的时候不包含链表头的遍历，因为一般来说，链表头都只是一个”裸“的struct list_head。将遍历不到我们创建的people_info_cachep。

输出结果：
编译之后insmod,执行：
左：dmesg|grep "LZJ"
右：awk 'BEGIN {num=0} {if(NR>2) print $1 num++} END {printf("%d kmem_caches\n",num)}' /proc/slabinfo

[11931.178681] LZJ:people_info_cache [11931.178685] LZJ:VMBlockInodeCache [11931.178687] LZJ:blockInfoCache [11931.178688] LZJ:kmalloc_dma-512 [11931.178690] LZJ:RAWv6 [11931.178692] LZJ:UDPLITEv6 [11931.178693] LZJ:UDPv6 [11931.178695] LZJ:tw_sock_TCPv6 [11931.178697] LZJ:TCPv6 [11931.178698] LZJ:flow_cache [11931.178700] LZJ:dm_raid1_read_record [11931.178701] LZJ:kcopyd_job [11931.178703] LZJ:dm_uevent [11931.178705] LZJ:dm_rq_target_io [11931.178706] LZJ:cfq_queue [11931.178708] LZJ:bsg_cmd [11931.178710] LZJ:mqueue_inode_cache [11931.178711] LZJ:fuse_request [11931.178713] LZJ:fuse_inode [11931.178715] LZJ:ecryptfs_inode_cache [11931.178716] LZJ:hugetlbfs_inode_cache [11931.178718] LZJ:jbd2_revoke_record [11931.178720] LZJ:journal_head [11931.178721] LZJ:revoke_record [11931.178723] LZJ:ext4_inode_cache [11931.178725] LZJ:ext4_free_block_extents [11931.178726] LZJ:ext4_alloc_context [11931.178728] LZJ:ext4_prealloc_space [11931.178730] LZJ:ext4_system_zone [11931.178731] LZJ:ext2_inode_cache [11931.178734] LZJ:ext3_inode_cache [11931.178736] LZJ:ext3_xattr [11931.178737] LZJ:dquot [11931.178739] LZJ:posix_timers_cache [11931.178740] LZJ:UDP-Lite [11931.178742] LZJ:UDP [11931.178743] LZJ:tw_sock_TCP [11931.178745] LZJ:TCP [11931.178747] LZJ:sgpool-128 [11931.178748] LZJ:sgpool-64 [11931.178750] LZJ:sgpool-32 [11931.178751] LZJ:sgpool-16 [11931.178753] LZJ:blkdev_queue [11931.178754] LZJ:blkdev_requests [11931.178756] LZJ:biovec-256 [11931.178757] LZJ:biovec-128 [11931.178759] LZJ:biovec-64 [11931.178761] LZJ:bip-256 [11931.178762] LZJ:bip-128 [11931.178764] LZJ:bip-64 [11931.178765] LZJ:sock_inode_cache [11931.178767] LZJ:skbuff_fclone_cache [11931.178769] LZJ:file_lock_cache [11931.178770] LZJ:net_namespace [11931.178772] LZJ:shmem_inode_cache [11931.178773] LZJ:Acpi-Operand [11931.178775] LZJ:Acpi-Namespace [11931.178777] LZJ:taskstats [11931.178778] LZJ:proc_inode_cache [11931.178780] LZJ:sigqueue [11931.178781] LZJ:radix_tree_node [11931.178783] LZJ:bdev_cache [11931.178784] LZJ:sysfs_dir_cache [11931.178786] LZJ:inode_cache [11931.178787] LZJ:dentry [11931.178789] LZJ:buffer_head [11931.178790] LZJ:vm_area_struct [11931.178792] LZJ:mm_struct [11931.178793] LZJ:sighand_cache [11931.178795] LZJ:task_xstate [11931.178796] LZJ:task_struct [11931.178798] LZJ:anon_vma [11931.178800] LZJ:idr_layer_cache [11931.178801] LZJ:kmalloc-8192 [11931.178803] LZJ:kmalloc-4096 [11931.178804] LZJ:kmalloc-2048 [11931.178806] LZJ:kmalloc-1024 [11931.178807] LZJ:kmalloc-512 [11931.178809] LZJ:kmalloc-256 [11931.178810] LZJ:kmalloc-128 [11931.178811] LZJ:kmalloc-64 [11931.178813] LZJ:kmalloc-32 [11931.178814] LZJ:kmalloc-16 [11931.178816] LZJ:kmalloc-8 [11931.178817] LZJ:kmalloc-192 [11931.178819] LZJ:kmalloc-96 [11931.178821] LZJ:number of kmem_cache:86

people_info_cache0 VMBlockInodeCache1 blockInfoCache2 kmalloc_dma-5123 RAWv64 UDPLITEv65 UDPv66 tw_sock_TCPv67 TCPv68 flow_cache9 dm_raid1_read_record10 kcopyd_job11 dm_uevent12 dm_rq_target_io13 cfq_queue14 bsg_cmd15 mqueue_inode_cache16 fuse_request17 fuse_inode18 ecryptfs_inode_cache19 hugetlbfs_inode_cache20 jbd2_revoke_record21 journal_head22 revoke_record23 ext4_inode_cache24 ext4_free_block_extents25 ext4_alloc_context26 ext4_prealloc_space27 ext4_system_zone28 ext2_inode_cache29 ext3_inode_cache30 ext3_xattr31 dquot32 posix_timers_cache33 UDP-Lite34 UDP35 tw_sock_TCP36 TCP37 sgpool-12838 sgpool-6439 sgpool-3240 sgpool-1641 blkdev_queue42 blkdev_requests43 biovec-25644 biovec-12845 biovec-6446 bip-25647 bip-12848 bip-6449 sock_inode_cache50 skbuff_fclone_cache51 file_lock_cache52 net_namespace53 shmem_inode_cache54 Acpi-Operand55 Acpi-Namespace56 taskstats57 proc_inode_cache58 sigqueue59 radix_tree_node60 bdev_cache61 sysfs_dir_cache62 inode_cache63 dentry64 buffer_head65 vm_area_struct66 mm_struct67 sighand_cache68 task_xstate69 task_struct70 anon_vma71 idr_layer_cache72 kmalloc-819273 kmalloc-409674 kmalloc-204875 kmalloc-102476 kmalloc-51277 kmalloc-25678 kmalloc-12879 kmalloc-6480 kmalloc-3281 kmalloc-1682 kmalloc-883 kmalloc-19284 kmalloc-9685 86 kmem_caches

两者结果一致！