Linux内核 --内存管理之 Slab 分配器介绍
Slab 分配器介绍
在 Linux 内核中，Slab 分配器 是一种用于高效管理小块内存分配的内存管理机制。它主要针对频繁分配和释放的小对象进行优化，减少内存碎片，提高系统性能。Slab 分配器广泛用于内核中的各种子系统，例如网络缓冲区、文件系统缓存、进程控制块（PCB）等。
Slab 分配器的核心概念
- Cache（缓存）：Slab 分配器为每种类型的对象创建一个缓存。每个缓存存储的是相同大小的对象集合。
- Slab：一个 Slab 是一块连续的内存区域，用于存储一组特定大小的对象。
- Object（对象）：在 Slab 中实际存储的数据单元。
Slab 分配器的优势
- 对象复用：通过缓存对象来避免频繁的分配与释放操作。
- 减少内存碎片：保证内存分配尺寸和对齐一致，减少内存碎片问题。
- 高效的内存管理：适用于不同大小的对象，提升内核整体性能。
/proc/slabinfo 字段解析
cat /proc/slabinfo 文件输出的头部包含多个字段，解释如下：
| 字段名 | 解释 |
|---|---|
| name | 缓存名称，表示特定类型的对象，例如 kmalloc-32。 |
| active_objs | 当前活动对象数，表示正在使用的对象数量。 |
| num_objs | 缓存中分配的对象总数，包括已分配和空闲的对象。 |
| objsize | 每个对象的大小（以字节为单位）。 |
| objperslab | 每个 slab 中的对象数量。 |
| pagesperslab | 每个 slab 使用的页数。 |
| tunables | 可调参数（limit、batchcount、sharedfactor）。 |
| slabdata | Slab 统计数据，包括活动 slab 数、总 slab 数等。 |
各字段详细解析
1. name（缓存名称）
该字段表示 slab 缓存的名称，每个 slab 缓存存储相同类型和大小的对象。例如 kmalloc-32 是用于分配 32 字节的内存块。
2. active_objs（活动对象数）
该字段表示当前在使用的（已分配的）对象数量，即系统中实际分配给内核使用的对象数量。
3. num_objs（总对象数）
该字段表示缓存中分配的对象总数，包括已经分配和空闲的对象。这个值通常大于或等于 active_objs。
4. objsize（对象大小）
该字段表示每个对象的大小（以字节为单位），即 slab 缓存中每个对象占用的内存空间大小。
5. objperslab（每个 slab 包含的对象数）
该字段表示每个 slab 中包含的对象数量。每个 slab 是一个较大的内存块，其中包含多个对象。
6. pagesperslab（每个 slab 使用的页数）
该字段表示每个 slab 使用的页数。Linux 内核使用分页机制来管理内存，页面通常为 4KB 大小。
7. tunables（可调参数）
该字段中的值控制 slab 缓存的行为：
- limit：slab 缓存中每个 CPU 可以缓存的最大对象数量。
- batchcount：每次从全局缓存到 CPU 本地缓存中批量获取的对象数。
- sharedfactor：控制多个 CPU 是否共享 slab 缓存。
8. slabdata（slab 统计信息）
这部分包含有关 slab 使用的统计数据：
- active_slabs：当前正在使用的 slab 数量。
- num_slabs：系统中分配的总 slab 数量。
- sharedavail：CPU 本地缓存中可用对象的数量。
通过这些字段，管理员可以了解系统中 slab 分配器的内存使用情况，帮助调优系统性能。