一、 內(nèi)核空間

1. 頁(yè)page（是內(nèi)核空間管理基本單位）源代碼分析如下：/include/linux/mm_types.h
內(nèi)存管理單元（MMU,把虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址的硬件設(shè)備）通常是以頁(yè)為單位處理。
內(nèi)核用struct page結(jié)構(gòu)體表示每個(gè)物理頁(yè)，struct page占用40個(gè)字節(jié)。
2. 區(qū)（zone，內(nèi)核把頁(yè)劃分在不同的區(qū)）
共記3個(gè)區(qū)：
ZONE_DMA(DMA使用的頁(yè)，物理內(nèi)存<16MB)
ZONE_NORMAL(可以正常尋址的頁(yè)，物理內(nèi)存16—896MB)
ZONE_HIGHMEM（動(dòng)態(tài)映射的頁(yè)，物理內(nèi)存>896MB）
執(zhí)行DMA操作必須從ZOME_DMA區(qū)分配，一般內(nèi)存，既可以從ZOME_DMA，也可以從ZONE_NORMAL分配，但不能從兩個(gè)區(qū)分配。
3. 頁(yè)的分配與釋放
所有頁(yè)為單位進(jìn)行連續(xù)的物理內(nèi)存分配，也稱(chēng)為低級(jí)頁(yè)分配，alloc_page、alloc_pages、
__get_free_pages、__get_free_pages、__get_zeroed_page.
釋放函數(shù)：__free_pages、free_pages、free_page.
4. 字節(jié)分配與釋放(kmalloc/vmalloc，分配都是以字節(jié)為單位)
Void *kmalloc(size_t size,gpf_t flags);
Kmalloc 函數(shù)返回指向內(nèi)存塊的指針，內(nèi)存塊大小至少size，所分配內(nèi)存在物理內(nèi)存中連續(xù)且保持原有的數(shù)據(jù)（不清零）。
Flags取值說(shuō)明（常用部分如下）：

GFP_USER-用于用戶(hù)空間分配內(nèi)存，可能休眠
GFP_KERNEL-用于內(nèi)核空間分配內(nèi)存，可能休眠
GFP_ATOMATIC-用于原子性的分配內(nèi)存，不會(huì)休眠，典型原子性場(chǎng)景，中斷處理程序、軟中斷。

Kamlloc函數(shù)用于內(nèi)存分配最終會(huì)調(diào)用_get_free_pages進(jìn)行實(shí)際分配，前綴都是GFP_開(kāi)頭。 Kamalloc分配最多只能分配32個(gè)page大小的內(nèi)存，每一個(gè)page=4k，也就是分配128k大小，其中16個(gè)字節(jié)用來(lái)記錄頁(yè)的描述結(jié)構(gòu)。所分配的是常駐內(nèi)存，不會(huì)被交換到文件中，最小分配單位是32或64個(gè)字節(jié)。

Vmalloc函數(shù)：返回是一個(gè)指向內(nèi)存塊的指針，內(nèi)存塊大小至少是size，它所分配的內(nèi)存是邏輯上了連續(xù)的，該函數(shù)也有flags，默認(rèn)它是可以休眠的。 Kmalloc:所在區(qū)域內(nèi)核空間，物理地址連續(xù)，最大值為128k-16k，釋放函數(shù)free，性能最佳 Vmalloc: 所在區(qū)域內(nèi)核空間，虛擬地址連續(xù)，更大，釋放函數(shù)vfree，更容易分配大內(nèi)存。 Malloc: 所在區(qū)域用戶(hù)空間，虛擬地址連續(xù)，更大，釋放函數(shù)free。

二、 slab分配器的功能

對(duì)于頻繁地分配和釋放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，會(huì)緩存它；
頻繁分配和回收，比如導(dǎo)致內(nèi)存碎片、為了避免，空間鏈表的緩存會(huì)連續(xù)的存放，已釋放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又會(huì)放回空閑鏈表，不會(huì)導(dǎo)致碎片。
記部分緩存專(zhuān)屬單個(gè)處理器，分配和釋放操作可以不加SMP鎖。

三、 slab分配器層的設(shè)計(jì)

slab層把不同的對(duì)象劃分所謂的高速緩存組，其中每個(gè)緩存組都存放不類(lèi)型的對(duì)象。每一種對(duì)象類(lèi)型對(duì)應(yīng)一個(gè)高速緩存。比如：一個(gè)高速緩存用于進(jìn)程描述符（task_struct結(jié)構(gòu)的一個(gè)空閑鏈表），另外一個(gè)高速緩存存放索引節(jié)點(diǎn)對(duì)象（struct inode）.
Kmalloc()接口建立在slab層上的，使用一組通用高速緩存。
這些高速緩存又被劃分為slab，slab由一個(gè)或多個(gè)物理上連續(xù)的頁(yè)page組成，一般情況下，slab也就僅僅由頁(yè)組成。每個(gè)高速緩存可以由多個(gè)slab組成。

Struct slab{ Struct list_head list;//滿(mǎn)，部分滿(mǎn)，或者空鏈表 Unsigned long colouroff; /*slab著色的偏移量*/ Void * s_mem; /* 在slab中的第一個(gè)對(duì)象*/ Unsigned int inuse;//slab中已分配的對(duì)象數(shù) Kmem bufctl free;//第一個(gè)空閑對(duì)象 Unsigned short nodeid; };

四、 slab的接口分配器（參考源代碼fork.c）

每當(dāng)進(jìn)程調(diào)用fork時(shí)，一定會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程描符，這是在dup_task_struct()進(jìn)程中完成，而該函數(shù)會(huì)被do_fork()調(diào)用.執(zhí)行完畢后，如果沒(méi)有子進(jìn)程在等待的話，它的進(jìn)程描述符就會(huì)被釋放。返回給task_struct_cachep slab高速緩存。
Slab層負(fù)責(zé)在內(nèi)存緊缺情況下所有底層的對(duì)齊、著色、分配、釋放、回收等。如果我們要頻繁創(chuàng)建很多相同類(lèi)型的對(duì)象，就因該考慮使用slab高速緩存。

總結(jié)

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