基本介紹
分配器,分配算法,示例用法,優點,優勢,
分配器
slab是Linux作業系統的一種記憶體分配機制。其工作是針對一些經常分配並釋放的對象，如進程描述符等，這些對象的大小一般比較小，如果直接採用夥伴系統來進行分配和釋放，不僅會造成大量的記憶體碎片，而且處理速度也太慢。而slab分配器是基於對象進行管理的，相同類型的對象歸為一類(如進程描述符就是一類)，每當要申請這樣一個對象，slab分配器就從一個slab列表中分配一個這樣大小的單元出去，而當要釋放時，將其重新保存在該列表中，而不是直接返回給夥伴系統，從而避免這些內碎片。slab分配器並不丟棄已分配的對象，而是釋放並把它們保存在記憶體中。當以後又要請求新的對象時，就可以從記憶體直接獲取而不用重複初始化。
對象高速快取的組織如右下圖所示，高速快取的記憶體區被劃分為多個slab，每個slab由一個或多個連續的頁框組成，這些頁框中既包含已分配的對象，也包含空閒的對象。
分配算法
slab分配算法採用cache 存儲核心對象。當創建cache 時，起初包括若干標記為空閒的對象。對象的數量與slab的大小有關。開始，所有對象都標記為空閒。當需要核心數據結構的對象時，可以直接從cache 上直接獲取，並將對象初始化為使用。
下面考慮核心如何將slab分配給表示進程描述符的對象。在Linux系統中，進程描述符的類型是struct task_struct ，其大小約為1.7KB。當Linux 核心創建新任務時，它會從cache 中獲得struct task_struct 對象所需要的記憶體。Cache 上會有已分配好的並標記為空閒的struct task_struct 對象來滿足請求。
Linux 的slab 可有三種狀態：
- 滿的：slab 中的所有對象被標記為使用。
- 空的：slab 中的所有對象被標記為空閒。
- 部分：slab 中的對象有的被標記為使用，有的被標記為空閒。
slab 分配器首先從部分空閒的slab 進行分配。如有，則從空的slab 進行分配。如沒有，則從物理連續頁上分配新的slab，並把它賦給一個cache ，然後再從新slab 分配空間。
示例用法
下面的代碼片斷展示了創建新 slab 快取、從快取中分配和釋放對象然後銷毀快取的過程。首先，必須要定義一個 kmem_cache 對象，然後對其進行初始化（請參看清單 1）。這個特定的快取包含 32 位元組的對象，並且是硬體快取對齊的（由標誌參數SLAB_HWCACHE_ALIGN 定義）。
清單 1. 創建新 slab 快取
清單1使用所分配的 slab 快取，您可以從中分配一個對象了。清單 2 給出了一個從快取中分配和釋放對象的例子。它還展示了兩個其他函式的用法。
清單 2. 分配和釋放對象
清單2最後，清單 3 演示了 slab 快取的銷毀。調用者必須確保在執行銷毀操作過程中，不要從快取中分配對象。
清單 3. 銷毀 slab 快取
清單3優點
1、核心通常依賴於對小對象的分配，它們會在系統生命周期內進行無數次分配。
2、slab 快取分配器通過對類似大小的對象進行快取而提供這種功能，從而避免了常見的碎片問題。
3、slab 分配器還支持通用對象的初始化，從而避免了為同一目的而對一個對象重複進行初始化。
4、slab 分配器還可以支持硬體快取對齊和著色，這允許不同快取中的對象占用相同的快取行，從而提高快取的利用率並獲得更好的性能。
優勢
對於小型的嵌入式系統來說，存在一個 slab 模擬層，名為 SLOB。這個 slab 的替代品在小型嵌入式 Linux 系統中具有優勢，但是即使它保存了 512KB 記憶體，依然存在碎片和難於擴展的問題。在禁用 CONFIG_SLAB 時，核心會回到這個 SLOB 分配器中。
