更新时间：2024-03-19 10:36
slab是Linux操作系统的一种内存分配机制，slab分配算法采用cache 存储内核对象。slab 缓存、从缓存中分配和释放对象然后销毁缓存的过程必须要定义一个 kmem_cache 对象，然后对其进行初始化，这个特定的缓存包含 32 字节的对象。
slab是Linux操作系统的一种内存分配机制。其工作是针对一些经常分配并释放的对象，如进程描述符等，这些对象的大小一般比较小，如果直接采用伙伴系统来进行分配和释放，不仅会造成大量的内存碎片，而且处理速度也太慢。而slab分配器是基于对象进行管理的，相同类型的对象归为一类(如进程描述符就是一类)，每当要申请这样一个对象，slab分配器就从一个slab列表中分配一个这样大小的单元出去，而当要释放时，将其重新保存在该列表中，而不是直接返回给伙伴系统，从而避免产生内部碎片。slab分配器并不丢弃已分配的对象，而是释放并把它们保存在内存中。当以后又要请求新的对象时，就可以从slab直接获取而不用重复初始化。
对象高速缓存的组织，高速缓存的内存区被划分为多个slab，每个slab由一个或多个连续的页框组成，这些页框中既包含已分配的对象，也包含空闲的对象。
在cache和object中加入slab分配器，是在时间和空间上的折中方案。
slab分配算法采用cache 存储内核对象。当创建cache 时，起初包括若干标记为空闲的对象。对象的数量与slab的大小有关。开始，所有对象都标记为空闲。当需要内核数据结构的对象时，可以直接从cache 上直接获取，并将对象初始化为使用。
下面考虑内核如何将slab分配给表示进程描述符的对象。在Linux系统中，进程描述符的类型是struct task_struct ，其大小约为1.7KB。当Linux 内核创建新任务时，它会从cache 中获得struct task_struct 对象所需要的内存。Cache 上会有已分配好的并标记为空闲的struct task_struct 对象来满足请求。
Linux 的slab 可有三种状态：
slab 分配器首先从部分空闲的slab 进行分配。如有，则从空的slab 进行分配。如没有，则从物理连续页上分配新的slab，并把它赋给一个cache ，然后再从新slab 分配空间。
下面的代码片断展示了创建新 slab 缓存、从缓存中分配和释放对象然后销毁缓存的过程。首先，必须要定义一个 kmem_cache 对象，然后对其进行初始化（请参看清单 1）。这个特定的缓存包含 32 字节的对象，并且是硬件缓存对齐的（由标志参数SLAB_HWCACHE_ALIGN 定义）。
清单 1. 创建新 slab 缓存
使用所分配的 slab 缓存，您可以从中分配一个对象了。清单 2 给出了一个从缓存中分配和释放对象的例子。它还展示了两个其他函数的用法。
清单 2. 分配和释放对象
最后，清单 3 演示了 slab 缓存的销毁。调用者必须确保在执行销毁操作过程中，不要从缓存中分配对象。
清单 3. 销毁 slab 缓存
与传统的内存管理模式相比， slab 缓存分配器提供了很多优点。
1、内核通常依赖于对小对象的分配，它们会在系统生命周期内进行无数次分配。
2、slab 缓存分配器通过对类似大小的对象进行缓存而提供这种功能，从而避免了常见的碎片问题。
3、slab 分配器还支持通用对象的初始化，从而避免了为同一目的而对一个对象重复进行初始化。
4、slab 分配器还可以支持硬件缓存对齐和着色，这允许不同缓存中的对象占用相同的缓存行，从而提高缓存的利用率并获得更好的性能。
对于小型的嵌入式系统来说，存在一个 slab 模拟层，名为 SLOB。这个 slab 的替代品在小型嵌入式 Linux 系统中具有优势，但是即使它保存了 512KB 内存，依然存在碎片和难于扩展的问题。在禁用 CONFIG_SLAB 时，内核会回到这个 SLOB 分配器中。