SLAB分配器

1.综述

用一段话来描述slab。就是讲内存按照对象为单位进行组织，一定数目的对象聚集在一起称为一个slab。系统通过操作slab来进行内存的分配。每个CPU上的per-CPU结构中，保存了空闲的对象指针，通过这些指针，系统可以快速有效的进行对象分配。

上面的图来自PLK中， 很明显，kmem_cache控制了内存节点的slab内存分配。结构中有指向per-CPU缓存的arraycache指针，也有指向slab链表的三个指针。

2.着色原理

所谓的着色，目的只是为了让slab中相同偏移量的对象进入CPUcache的时候，尽量不会出现处在同一cache行中

3.kmem_cache的操作

cache创建

kmem_cache_create.

创建kmem_cache的数据结构，会调用kmem_cache_alloc来创建slab

slab创建

kmem_cache_alloc调用_cache_alloc，最终调用__cache_alloc。__cache_alloc会查看array_cache中是否有空闲的对象，如果有则直接分配，如果没有，就需要重新填写array_cache。

slab销毁

kmem_cache_free
4.kmalloc过程

简单地说，先查找合适的内存对象，在通过__cache_alloc进行对象分配。这里需要分成两种情况，一种情况，当申请的内存大小在编译时确定的话，则直接记进行了编译优化

否则，直接调用__kmalloc进行查找符合大小的cache。

5, vmalloc过程

vmalloc负责申请非连续区域的内存。需要知道的是，vmalloc和Kmalloc都是内核中申请内存的函数，而malloc则是属于用户态的内存申请，由glibc通过系统调用brk,mmap实现。

vmalloc最终会调用到__vmalloc_node,之后则是先通过__get_vm_area_node获取一段虚拟地址区域，然后通过__vmalloc_area_node映射到具体的地址空间上。

该函数首先通过kmalloc申请page管理数据结构的内存，然后通过alloc_page逐个申请内存。

slab分配器 - 实例用法

1.定义一个 kmem_cache 对象，然后对其进行初始化

这里是采用的通用slab缓存方式实现，这个特定的缓存包含 32 字节的对象，并且是硬件缓存对齐的（由标志参数 SLAB_HWCACHE_ALIGN 定义）。
如果采用专用slab缓存，那么必须要知道建立缓存对象的大小，比如，我们需要为sample_struct结构体建立一个专用的slab缓存，那么其调用格式如下：

接下来以专用slab缓存为实例

2.使用所分配的 slab 缓存对象，或释放所分配的 slab 缓存对象

3.slab 缓存的销毁。调用者必须确保在执行销毁操作过程中，不要从缓存中分配对象。

4.所在slab缓存使用过程中，可以通过slabtop查看。

5.实例

插入模块、删除模块前后slabtop观察结果

[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1020 100% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1010 99% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1002 98% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1001 98% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1000 98% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1000 98% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1000 98% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1000 98% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
1020 1000 98% 0.12K 34 30 136K sample_struct_cachep
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
[root@RedHat ~]# slabtop -o | egrep "OBJS|sample_struct_cachep"
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
[root@RedHat ~]#
分析：

a. 再没有插入模块时，没有数据

b. 插入模块时，新建slab，这是数据都是active的，此时对象数目为OBJS = SLABS * OBJ/SLAB = 34*30 = 1020；

c. 随着模块稳定下来, 未使用的对象变为inactive，那么active数目就变味了1000；（与程序相对应）

d. 删除模块后，数据消失