linux内核分析———SLAB原理及实现 Slab原理及实现 1. 整体关系图 ! ?...unsigned int slab_size;//单个slab头的大小，包括SLAB和对象描述符 unsigned int dflags; /*描述高速缓存动态属性，目前没用*/ /*构造函数...(struct slab), align); //如果有足够的空间，容纳SLAB头则将其放在SLAB上 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB && left_over>= slab_size...) { flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB; left_over -= slab_size; } //如果标志仍然存在，则计算外部的slab头大小 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB...kmalloc_sizes.h struct cache_sizes malloc_sizes[] = { #define CACHE(x) { .cs_size = (x) }, #include <linux
业余时间写的玩具操作系统，准备把内存管理部分加强一下，伙伴系统分配页面算法已经完成，下面就要开始写更加细粒度的内存分配，毕竟伙伴系统是按照页为基本单位分配的，参考内核版本linux2.6.30，没分析高版本的源码...kmalloc函数就是从slab分配的。整体结构就是如下图，其中一个slab包含1到多个页面，slab管理结构可能在页面上，也可能从其它kmem_cache上动态分配的。 ...每个slab包含页面的阶 /* force GFP flags, e.g....partial list first, better asm code *///部分空slab类型链表 struct list_head slabs_full; //满slab类型链表 struct..., NULL); } //slab早期初始化结束 slab_early_init = 0; while (sizes->cs_size !
在Linux中，伙伴系统是以页为单位分配内存。但是现实中很多时候却以字节为单位，不然申请10Bytes内存还要给1页的话就太浪费了。slab分配器就是为小内存分配而生的。...slab分配器分配内存以Byte为单位。但是slab分配器并没有脱离伙伴系统，而是基于伙伴系统分配的大内存进一步细分成小内存分配。...走进slub 做个小实验： #include #include #include #include <linux...当我们使用的时候就从slab中获取一个object使用，用完了在归还给slab管理即可。 ?...将创建的kmem_cache添加到全局链表slab_caches中，构成slab缓存池。 object对象的分配。
Linux内存管理是一个非常复杂的子系统，要完全说清的话估计要一本书的篇幅。但Linux内存管理可以划分成多个部分来阐述，这篇文章主要介绍slab算法。...Linux有个叫伙伴系统的分配算法，这个算法主要解决分配连续个内存页的问题。...为了解决小内存分配问题，Linux使用了slab分配算法。 相关数据结构 slab算法有两个重要的数据结构，一个是kmem_cache_t，另外一个是slab_t。...return cachep; 84. } kmem_cache_create()函数比较长，所以上面代码去掉了一些不那么重要的地方，使代码更清晰的体现其原理。...2) 如果slab_partial列表中没有可用的slab，那么就从slab_free列表中查找可用的slab，如果有可用slab，就从slab分配一个对象，并且把此slab放置到slab_partial
为了避免出现这种情况，Linux内核中引入了伙伴系统算法(Buddy system)。...CMA的全称是contiguous memory allocator， 其工作原理是：预留一段的内存给驱动使用，但当驱动不用的时候，CMA区域可以分配给用户进程用作匿名内存或者页缓存。...Slab 在Linux中，伙伴系统（buddy system）是以页为单位管理和分配内存。但是现实的需求却以字节为单位，假如我们需要申请20Bytes，总不能分配一页吧！那岂不是严重浪费内存。...存在3种slab： slabs_full(完全分配的slab) slabs_partial(部分分配的slab) slabs_empty(空slab,或者没有对象被分配)。...slab是slab分配器的最小单位，在实现上一个slab有一个货多个连续的物理页组成（通常只有一页）。
在SLAB分配器中将SLAB分为两大类：专用SLAB和普通SLAB。...专用SLAB用于特定的场合(比如TCP有自己专用的SLAB，当TCP模块需要小内存时，会从自己的SLAB中分配)，而普通SLAB就是用于常规分配的时候。...kmem_cache结构 虽然叫SLAB分配器，但是在SLAB分配器中，最顶层的数据结构却不是SLAB，而是kmem_cache，我们暂且叫它SLAB缓存吧，每个SLAB缓存都有它自己的名字，就是上图中的...如果看了我linux内存源码分析 - 页框分配器的朋友，或许可以联系起来了。SLAB就是一组连续的页框，它的描述符结合在页描述符中，也就是页描述符描述SLAB的时候，就是SLAB描述符。...所有CPU共享的空闲对象链表 原理和本地CPU空闲对象链表一样，唯一的区别就是所有CPU都可以从这个链表中获取对象，一个常规的对象申请流程是这样的：系统首先会从本地CPU空闲对象链表中尝试获取一个对象用于分配
为了避免出现这种情况，Linux内核中引入了伙伴系统算法(buddy system)。...Buddy（伙伴的定义）： 这里给出伙伴的概念，满足以下三个条件的称为伙伴： 1）两个块大小相同； 2）两个块地址连续； 3）两个块必须是同一个大块中分离出来的； Buddy算法的分配原理： 假如系统需要...Buddy算法的释放原理： 内存的释放是分配的逆过程，也可以看作是伙伴的合并过程。...slab机制 slab是Linux操作系统的一种内存分配机制。...Linux 的slab 可有三种状态： 满的：slab 中的所有对象被标记为使用。 空的：slab 中的所有对象被标记为空闲。 部分：slab 中的对象有的被标记为使用，有的被标记为空闲。
#include #include #include #include #...include #define CUTBAG_DIR "CU_T-bagwell" #define MAX_STRING_TEST 20 static struct...(CUTBAG_DIR, sizeof(struct test), 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT...T_bagwell_slab_test){ printk(KERN_WARNING "kmem_cache_create faild\n"); ...return -1; } test_for_cu = kmem_cache_alloc(T_bagwell_slab_test, GFP_KERNEL);
kmem_cache是slab的核心结构体，主要描述slab的各种信息和链接空闲slab，还保存高速缓存的指针数组。所以要想使用slab分配得先创建kmem_cache结构体。...&& left_over >= slab_size) { flags &= ~CFLGS_OFF_SLAB; left_over -= slab_size; } //如果slab管理结构不在本...cache上，则slab管理结构的大小不需要对齐，只需要计算真实的slab管理结构大小 if (flags & CFLGS_OFF_SLAB) { /* really off slab....nr_objs = slab_size / buffer_size; //一个slab上对象的个数 if (nr_objs > SLAB_LIMIT) nr_objs = SLAB_LIMIT...--; if (nr_objs > SLAB_LIMIT) nr_objs = SLAB_LIMIT; //slab管理结构的最终大小 mgmt_size = slab_mgmt_size
Linux内核的slab来自一种很简单的思想，即事先准备好一些会频繁分配，释放的数据结构。...另外又由于本文主要描述内核优化方面的内容，并不是基本原理介绍，因此想了解slab细节以及代码实现的请自行百度或者看源码。...这个设计思想同样作用于slab，就是Linux内核的slub实现。 现在可以给出概念和解释了。 Linux kernel slab cache：一个分为3层的对象cache模型。...伙伴系统 前面我们简短的体会了Linux内核的slab设计,不宜过长,太长了不易理解.但是最后,如果Level 3也没有获取page(s)，那么最终会落到终极的伙伴系统。...从伙伴系统的分配原理可知，如果持续大量分配单一页面，会有大量的order大于0的页面分裂成单一页面，在单核心CPU上，这不是问题，但是在多核心CPU上，由于每一个CPU都会进行此类分配，而伙伴系统的分裂
那么现在已经可以解释slab为啥要进行着色了： 比如cpu正在对0x10000008地址进行读写操作,突然有一个地址指针指向了0x10008008,并且需要读取0x10008008内存处的地址,cpu检测到冲突
Linux mmap原理 前言 Linux段页式内存管理 mmap mmap内存映射原理 文字概述 mmap函数参数介绍 源码解析 1. 文件映射 2....，但是并没有深入理解mmap在操作系统内部是如何实现的，原理是什么。...本文想要和大家一起来聊聊mmap的原理，本文整体脉络如下: linux段页式内存管理回顾 mmap原理 ---- Linux段页式内存管理 这里的段页式内存管理主要基于linux 0.11进行讲解...(作者本人并非主攻linux，所以只是对linux 0.11略有研究) 无论是现代操作系统还是最早的linux 0.11操作系统，在对于物理内存的管理，都是将物理内存按页划分,如下图所示:...下面我们通过一幅图来对 mmap 的原理进行阐述： 从上图可以看出，mmap 的原理就是将虚拟内存空间映射到文件的页缓存，我们可以知道：对文件进行读写时需要经过页缓存进行中转的。
本文详细描述下涉及的结构体，从结构体的描述中就可以大概理解slub的工作原理了。...对齐使用 name： slab缓冲区的名字 list: 系统中所有slab的链表 node: slab节点 struct kmem_cache_cpu { void **freelist;...将slab信息添加到sys节点下，这样/sys/kernel/slab下都会有每一个注册好的slab 再解析分析之前，我们先看几个小函数 static inline unsigned int order_objects...if (rem <= slab_size / fract_leftover) 这句话的意思是：如果一个slab中有剩余的空间超过slab大小的1/16则认为是浪费空间，则继续查找。...创建完毕之后，就多出来一个名为slub_test的slab，此slab的object个数是512的，size是8。order等于0。此时只是建立好个slab缓冲区，里面还是没有object的。
比如slab，对于内核人员，我们都知道slab是buddy之上的一层。 ?...因为buddy作为Linux内核最底层的内存管理器，它分配1页，2页，4页，2n页，但是作为内核的堆用户本身，经常只是调用kmalloc()申请一个小内存，或者调用kmem_cache_alloc()申请一个数据结构...比如同样的slab算法，也被著名的用户态软件Memcached需要着。 Memcached是一种分布式内存对象缓存系统，用于动态Web等应用以减轻数据库的负载。...Memcached的原理也类似内核态page cache的原理： ?...Memcached也同样采用slab分配算法来组织数据的存放，里面可以组织不同大小的chunks： ? 正如Linux内核的每一种不同slab里面的object的大小不一样。
SLAB分配器专门是针对小内存分配而设计的，比如我们驱动中常见的Kmalloc分配器就是通过SLAB分配器分配的内存。 而SLAB分配器在linux系统中三种具体的实现：SLAB，SLUB，SLOB。...SLUB的原理是： SLUB的内存是从Buddy拿来的，是按照页的单位从Buddy拿过来。...#include #include #include #include static...#include #include #include #include #include...原理就是上图的样子：slab从buddy拿到一个order为0的内存，也就是一页，然后把这一页称为名为slub_test的slab，然后把这一页分成很多小的object的。
slab分配器设计的需求 在Linux内核的内存子系统中，伙伴系统无疑处于内存管理的核心地带，但是如果将内存管理从逻辑上分层，它的位置则处于最底层。...为了实现这样的小内存分配器，Sun公司的J.Bonwick首先在Solaris 2.4中设计并实现了slab分配器，并对其开源。在Linux中也实现了具有相同的基本设计思想的同名分配器slab。...在slab引入Linux的很多年内，其都是Linux内核管理对象缓冲区的主流算法。并且由于slab的实现非常复杂，很长一段时间内都少有对它的改动。...《linux内核内存管理slub算法(一)原理》 Slub的工作原理和日常生产生活的产销环节很类似，所以为了清晰直观的看到其工作原理，我把这个过程画了一幅图来表示，如下图： 每个零售商(kmem_cache...《linux内核内存管理slub算法(一)原理》 总的来说，Slub就相当于零售商，它从伙伴系统“批发”内存，然后再零售出去。
在开始阅读本小节的内容之前，建议大家先回顾下本文 《8. slab 内存释放原理》 小节。...3.3 释放对象所属 slab 从 full slab 变为了 partial slab image.png 如果释放对象所属 slab 原来是一个 full slab，恰恰说明该 slab 拥有比较好的局部性...从 partial slab 变为了 empty slab image.png 如果释放对象所在的 slab 原来是一个 partial slab ，由于对象的释放刚好变成了一个 empty slab...： image.png 随后基于此架构，笔者介绍了在不同场景下 slab 内存池分配内存以及回收内存的核心原理。...在交代完核心原理之后，我们进一步深入到内核源码实现中来一一验证。
系统调用 是 Linux 内核提供的一段代码（函数），其实现了一些特定的功能，用户可以通过 int 0x80 中断（x86 CPU）或者 syscall 指令（x64 CPU）来调用 系统调用。...二、进入系统调用 本文主要介绍的是 x86 CPU 进入系统调用的方式 Linux 提供了 int 0x80 中断来让用户程序进入 系统调用，我们来看看 Linux 对 int 0x80 中断的处理初始化过程...原理如下图（图片来源 https://developer.ibm.com/zh/technologies/linux/tutorials/l-system-calls/ ）： ?...Linux 使用寄存器来传递参数，参数与寄存器的关系如下： 第1个参数放置在 ebx 寄存器。 第2个参数放置在 ecx 寄存器。 第3个参数放置在 edx 寄存器。...而 Linux 进入中断处理程序时，会把这些寄存器的值保存到内核栈中，这样 系统调用 就能通过内核栈来获取到参数。
领取专属 10元无门槛券
手把手带您无忧上云
云服务器
即时通信 IM
ICP备案
对象存储
实时音视频
