slub_theory

0. 简介

linux kernel的小内存（8K大小以下）分配使用slab分配器, 不过由于历史原因， 此处的slab分配器是对小内存分配器的统称。

slab分配器有slab, slub, slob算法，从某一个linux kernel版本后，默认使用slub算法。

本文研究linux2.6.34版本的内存管理子系统，基于slub算法的slab分配器（也叫 slub分配器）， slub分配器从buddy分配器分配得到的内存叫作slab，一个slab可能有1 page，也可能 有2 page等等，然后将一个slab分成若干等分大小相同的小内存，这些小内存叫作object

1. 原理

1.1 申请object

申请object时，可以分成4种情况，如下：

第一情况：当slub系统刚刚创建完成时，此时没有分配任何slab，第一次进行申请object

从buddy分配器申请新slab，然后将page 变量指向新slab的第一个object，并且将第一个空闲的object返回，最后freelist变量指向下一个空闲的object

alloc_first

第二种情况：kmem_cache_cpu结构体的page变量指向的slab有空闲object

将freelist变量指向的第一个空闲的object返回，然后将freelist变量指向下一个空闲的object

alloc_cpu

第三种情况：kmem_cache_cpu结构体的page变量指向的slab没有空闲object，但是kmem_cache_node结构体的partial链表指向的slab有空闲object

先将page变量指向的slab移动到full链表，然后再把partial链表指向的slab的第一个空闲object返回，同时将freelist变量指向下一个空闲的object

alloc_node_partial

第四种情况：kmem_cache_cpu结构体的page变量指向的slab没有空闲object，kmem_cache_node结构体的partial链表指向的slab也没有空闲object，只能向buddy分配器申请新slab

先将page变量指向的slab移动到full链表，然后从buddy分配器申请新slab，并且将第一个空闲的object返回，同时将freelist变量指向下一个空闲的object

alloc_cpu_new

1.2 释放object

释放object时，可以分成4种情况，如下：

第一种情况：释放的object属于kmem_cache_cpu结核体的page变量指向的slab

直接把object释放到对应的slab中

free_cpu

第二种情况：释放的object属于kmem_cache_node结构体的full 链表指向的slab

先把object释放到对应的slab中，再把此slab移动到partial链表中

free_node_full

第三种情况：释放的object属于kmem_cache_node结构体的partial 链表指向的slab，但是释放后，partial链表指向的slab不为空

直接把object释放到对应的slab中

free_node_partial_no_idle

第四种情况：释放的object属于kmem_cache_node结构体的partial 链表指向的slab，但是释放后，partial链表指向的slab为空

先把object释放到对应的slab中，再把此slab从partial链表中删除，最后释放此slab

free_node_partial_idle

参考链接

linux 内核 内存管理 slub算法 （一） 原理