Linux Slob分配器(一)--概述

Slob分配器相較Slab和Slub分配器而言，最大的特點就是簡潔，其總共的實現代碼大概就600多行，因此其適用於嵌入式系統。不同於Slab和Slub,Slob分配器沒有引入本地CPU高速緩存和本地節點的概念。Slob分配器同樣使用鏈表來管理slob，不過總共只存在三個全局partial_free鏈表，這三個鏈表是按對象大小來劃分的。

相關閱讀：
Linux Slob分配器(二)--分配對象 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-07/64108.htm
Linux Slob分配器(三)--釋放對象 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-07/64109.htm

1. #define SLOB_BREAK1 256
2. #define SLOB_BREAK2 1024
3. static LIST_HEAD(free_slob_small);
4. static LIST_HEAD(free_slob_medium);
5. static LIST_HEAD(free_slob_large);

對於小於256字節的對象，將從free_slob_small鏈表中尋找slob進行分配

對於小於1024字節的對象，將從free_slob_medium鏈表中尋找slob進行分配

對於大於1024字節的對象，將從free_slob_large鏈表中尋找slob進行分配

對於大於PAGE_SIZE的對象，將直接通過伙伴系統分配，不經手Slob分配器

那麼總共只有三個鏈表，Slob分配器的各類緩存怎麼管理自己的空閒對象呢？實際上，所謂的不同類別的緩存都只是偽緩存，因為它們並沒有專屬自己的內存。當你在Slob分配器中創建一個緩存時，只是聲明了該緩存的對象的大小size、對齊值align等，那麼當要從該緩存分配對象時，將會根據size定位到相應的鏈表，尋求分配。因此專用緩存分配對象(kmem_cache_alloc())和普通緩存分配對象(kmalloc())並無太多區別，它們的對象都來源於這三個鏈表，只不過內核欺騙性的保留了這些接口而已。由此可以想象，struct kmem_cache這個結構在Slob分配器中是很簡潔的

1. struct kmem_cache {
2. unsigned int size, align; //對象大小，對齊值
3. unsigned long flags; //屬性標識
4. const char *name; //緩存名
5. void (*ctor)(void *); //分配對象時的構造函數
6. };

接下來的一個問題就是Slob分配器是如何描述slob的。在Slob分配器中，一個slob永遠都是占用一個頁框的大小，所以對於大於PAGE_SIZE的對象，會選擇直接通過伙伴系統分配。Slob分配器將所有的slob組織在三個全局鏈表中，不過，這些slob的描述結構都不需要進行額外的分配。Slob分配器將描述slob的變量打包成一個結構，然後和頁描述符struct page一起組成一個聯合體，這樣就可以直接利用頁描述符已占有的空間，將頁描述符中無關緊要的字段填充為slob的有效描述字段，這樣便可以省下一筆內存了！

1. struct slob_page {
2. union {
3. struct {
4. unsigned long flags;/* 填充用，為了不覆蓋page->flags */
5. atomic_t _count; /* 填充用，為了不覆蓋page->_count */
6. slobidx_t units; /* slob的空閒單元數 */
7. unsigned long pad[2];
8. slob_t *free; /* 指向第一個空閒塊 */
9. struct list_head list; /* 用於鏈入slob全局鏈表 */
10. };
11. struct page page;
12. };
13. };

我們可以看到，實際上真正用於slob管理的項只有三個，即units,free和list.

free和list的意義已經很清楚明了了，現在來解釋下slobidx_t units這個玩意。unit是slob的粒度，也就是說當你分配內存時，必須分配出去N個unit，所有的管理都是基於unit的。unit的大小根據PAGE_SIZE的不同而不同，通常情況下為2個字節，關於unit大小的定義:

1. #if PAGE_SIZE <= (32767 * 2)
2. typedef s16 slobidx_t;
3. #else
4. typedef s32 slobidx_t;
5. #endif

既然slob的管理是基於unit的，那麼units字段的含義也就很容易理解了，它表示的是slob中當前還剩余的空閒單元數目。