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slab内存分配器实现

发布于 2008-06-20 16:43:10 浏览：5377 订阅该版

slab内存分配器[DragonFlyBSD版本]

DragonFlyBSD的内核内存分配采用了slab分配器，相应的代码文件是kern_slaballoc.c和slaballoc.h。

1、slab内存分配器把内存划分为小内存分配和大内存分配，两者的策略并不相同。

2、代码中的slab结构
根据系统总的内存大小，选择合适的zone大小（每个zone的大小都是相同的，一般为2^n个page）
对于一个特定的zone，在上面分配的chunk大小是固定的（即zone中，除了zone本身结构体中占用的大小外，剩余的内存被划分为相同大小的chunk，chunk即通常意义上分配出去的内存块）
而不同chunk大小的zone放在一个zone数组链表中管理，zone数组一般是128, 256, 512, 1024, 2048...chunk大小的zone方式排列。

zone结构中包括：chunk size，freed chunk，UIndex及UEndIndex（初始时UIndex指向第一个chunk）, UIndexMax等

3、小内存分配：
当需要分配一块大小为size的小内存时，
分配器先根据size获得是哪种zone，然后取zone数组链表的表头，如果存在:
先检查是否有freed chunk，如果有分配之，否则分配UIndex，并把UIndex指向下一个项（如果UIndex到达UEndIndex，那么表示这个zone中的chunk已经分配完毕，需要把这个zone从zone数组链表中移除）

如果zone数组链表表头是空，那么需要新分配一块zone空间（先在系统的freed zones链表中查找是否有空闲zone，否则采用大内存分配策略），把它的第一块chunk分配出去并把新分配的zone放到zone数组链表中维护。

4、小内存释放
根据是否小内存地址获得相应zone的地址（因为zone的分配是zone对齐的），把小内存放到freed chunk链表中，如果freed chunk链表数目达到这个zone中最大chunk数目时（意味着这个zone是全部空闲的），把这个zone放到freed zones链表中。如果freed zones链表的数目超过一定数值时（例如2），把多余的空闲zone给释放掉（通过大内存释放方式）

5、大内存分配释放策略
直接按照page的整数倍进行分配释放；

大内存分配、释放需要考虑的一个问题：当需要释放一块内存时，如何知道这块内存是大内存还是小内存？

方法：用一个kmemusage数组记录每个page的使用方式（如果1GB内存，需要1M空间记录其状态）。大内存分配时，需要在kmemusage相应项中记录使用了多少个page数，释放时再把这个page数清为零。

6、多核的考虑
zone列表在每个CPU的存放一份，释放时，如果释放了另一CPU管理的chunk，可以通过发消息的形式给此CPU然后由此CPU释放掉。

7、slab算法的体现
slab分配的object即chunk，释放后将先保存在相应zone的freed chunk列表中，这样就实现了object的cache。
但对于在对象分配时进行对象自动构造，此功能似乎不在DragonFlyBSD代码中。