RT-Thread-RT-Thread--内核学习slab（八）RT-Thread问答社区

RT-Thread--内核学习slab（八）

发布于 2018-10-12 10:09:27 浏览：2736 订阅该版

关于RTT支持的内存分配算法，前文中提到过，主要是三种，这里重新提一下：

1.静态内存池管理。

2.针对小内存块的分配管理（小内存管理算法）

3.针对大内存块的管理算法（SLAB管理算法）

前面两篇已经把第1，2种算法看了，现在就来看看第三种算法，第三种算法主要是针对大内存使用的。第二种，小内存算法在分配内存的时候，随着内存碎片的增多，分配速度会越来越慢，当总的内存太大的时候，内存碎片的数量可能会更多，此时这种算法就会变得不再适用。

SLAB在我看来就是**前两种算法的融合**。

最原始的SLAB算法是Jeff Bonwick为Solaris 操作系统而引入的一种高效内核内存分配算法。

RT-Thread的SLAB分配器实现主要是去掉了其中的对象构造及析构过程，只保留了纯粹的缓冲型的内存池算法。SLAB分配器会根据对象的类型（主要是大小）分成多个区（zone），也可以看成每类对象有一个内存池，如 **SLAB 内存分配器结构** 所示：
[align=center]![v2-2f3ed30f8bb6be106a36cd575966c985_b.jpg](/uploads/201810/12/100850zhu5ixk0lutoi5ki.jpg)

一个zone的大小在32k ～ 128k字节之间，分配器会在堆初始化时根据堆的大小自动调整。系统中最多包括72种对象的zone，最大能够分配16k的内存空间，如果超出了16k那么直接从页分配器中分配。每个zone上分配的内存块大小是固定的，能够分配相同大小内存块的zone会链接在一个链表中，而72种对象的zone链表则放在一个数组（zone arry）中统一管理。

下面是分配器主要的两种操作：

* 内存分配： 假设分配一个32字节的内存，SLAB内存分配器会先按照32字节的值，从zone array链表表头数组中找到相应的zone链表。如果这个链表是空的，则向页分配器分配一个新的zone，然后从zone中返回第一个空闲内存块。如果链表非空，则这个zone链表中的第一个zone节点必然有空闲块存在（否则它就不应该放在这个链表中），那么就取相应的空闲块。如果分配完成后，zone中所有空闲内存块都使用完毕，那么分配器需要把这个zone节点从链表中删除。

* 内存释放：分配器需要找到内存块所在的zone节点，然后把内存块链接到zone的空闲内存块链表中。如果此时zone的空闲链表指示出zone的所有内存块都已经释放，即zone是完全空闲的，那么当zone链表中全空闲zone达到一定数目后，系统就会把这个全空闲的zone释放到页面分配器中去。

这个算法比较复杂，下面就从代码层面来看看它的具体实现方法。

这个算法有如下几个比较重要的函数：
```void *rt_page_alloc(rt_size_t npages)
void rt_page_free(void *addr, rt_size_t npages)
static void rt_page_init(void *addr, rt_size_t npages)
void rt_system_heap_init(void *begin_addr, void *end_addr)
void *rt_malloc(rt_size_t size)
void rt_free(void *ptr)```

这里面有个rt_page，这个函数是用来为zone分配内存而使用的。
```struct rt_page_head
{
    struct rt_page_head *next;      /* next valid page */
    rt_size_t page;                 /* number of page  */

/* dummy */
    char dummy[RT_MM_PAGE_SIZE - (sizeof(struct rt_page_head *) + sizeof(rt_size_t))];
};```

因为是针对大内存所使用的算法，所以其把给zone使用的内存分配单位定为了4096（4K），其算法与第二种内存算法基本一致，只有一点不同，就是他的结构中包含了每个内存控制块所包含的page数量（对应于算法2的字节数），所以不再需要把所有控制结构用放入一个链表中，而是直接把空闲的控制块放入链表，一旦控制块被分配，将其移出整个链表就好了。

**为了理解代码的实现，这里觉得只要知道了page，zone，chunk的关系就可以了**。这3个东西均是内存块，但是却是不同的功能。

* page很简单，其实就是给zone分配内存时候的最基本的内存单位，RTT中默认为4K。

* zone其实就是一个内存池，它的内部被划分为n个相同大小的chunk，这个结构非常类似于第一个内存分配算法mempool。这点从它所包含的成员也可以看出。

* ```typedef struct slab_zone

* chunk就是zone中分配内存的最小单位，类比于mempool中的block，每个zone中chunk的大小都相同。有一个链表将所有未分配的chunk链接起来，当chunk被分配之后就会被移出这个链表。

* ```typedef struct slab_chunk

RTT内存管理相关的内容都大概分析完了。之后会抽时间继续分析RTT其他部分的代码。