Linux内存管理之全局框架(2)

反碎片机制其实还在伙伴系统之前，它主要是将各个zone区域的物理内存分成可回收reclaimable但不可移动unmovable，可移动movable，不可移动unmovable. 这些标记按照一定得list串联起来管理，当外部条件申请物理内存导致许多碎片的时候，它可以按照这些数据结构的标志，来从新组织归类物理内存，从而减少碎片页或者孤独页。反碎片技术在嵌入式系统当中少用，绝大部分由伙伴系统占据江山了，因此不会对此做具体分析，简略过之。

四.    Slab分配机制。

众所周知，操作系统使用伙伴系统管理内存，不仅会造成大量的内存碎片，同时处理效率也较低下。SLAB是一种内存管理机制，其拥有较高的处理效率，同时也有效的避免内存碎片的产生，其核心思想是预分配。其按照SIZE对内存进行分类管理的，当申请一块大小为SIZE的内存时，分配器就从SIZE集合中分配一个内存块(BLOCK)出去，当释放一个大小为SIZE的内存时，则将该内存块放回到原有集合，而不是释放给操作系统。当又要申请相同大小的内存时，可以复用之前被回收的内存块(BLOCK)，从而避免了内存碎片的产生。[注：因SLAB处理过程的细节较多，在此只是做一个原理上的讲解

1. 总体结构

  图1 SLAB内存结构

2.处理流程

如图1中所示：SLAB管理机制将内存大体上分为SLAB头、SLOT数组、PAGES数组、可分配空间、被浪费空间等模块进行分别管理，其中各模块的功能和作用：

SLAB头：包含SLAB管理的汇总信息，如最小分配单元（min_size）、最小分配单元对应的位移（min_shift）、页数组地址（pages）、空闲页链表（free）、可分配空间的起始地址（start）、内存块结束地址（end）等等信息（如代码1所示），在内存的管理过程中，内存的分配、回收、定位等等操作都依赖于这些数据。

SLOT数组：SLOT数组各成员分别负责固定大小的内存块（BLOCK）的分配和回收。在nginx中SLOT[0]~SLOT[7]分别负责区间在[1~8]、[9~16]、[17~32]、[33~64]、[65~128]、[129~256]、[257~512]、[513~1024]字节大小内存的分配，但为方便内存块（BLOCK）的分配和回收，每个内存块（BLOCK）的大小为各区间的上限（8、16、32、64、128、256、512、1024）。比如说：假如应用进程请求申请5个字节的空间，因5处在[1~8]的区间内，因此由SLOT[0]负责该内存的分配，但区间[1~8]的上限为8，因此即使申请5个字节，却依然分配8字节给应用进程。以此类推：假如申请12字节，12处于区间[9~16]之间，取上限16，因此由SLOT[1]分配16个字节给应用进程；假如申请50字节，50处于区间[33~64]之间，取上限64，因此由SLOT[2]分配64个字节给应用进程；假如申请84字节，84处于区间[65~128]之间，取上限128，因此由SLOT[3]分配128个字节；...；假如申请722字节，722处于区间[513~1024]之间，取上限1024，因此由SLOT[7]分配1024字节。

PAGES数组：PAGES数组各成员分别负责可分配空间中各页的查询、分配和回收，其处理流程可参考3.2节的说明。

可分配空间：SLAB在逻辑上将可分配空间划分成M个内存页，每页大小为4K。每页内存与PAGES数组成员一一对应，由PAGES数组各成员负责各内存页的分配和回收。

被浪费空间：按照每页4K的大小对空间进行划分时，满足4K的空间，将作为可分配空间被PAGES数组进行管理，而最后剩余的不足4K的内存将会被舍弃，也就是被浪费了！

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（编辑：ASP站长网）