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🌻1.前言

本篇目的：Linux内核之slab、slub内存分配器用法实例区别

🌻2.slab、slub内核内存分配器介绍

• 在Linux内核中，slab和slub都是内存分配器，用于管理内核空间的内存分配和释放。它们的作用是优化内存分配和释放的性能，减少内存碎片化，并提高系统的性能和稳定性。

🐓2.1 Slab Allocator：

• slab是一种最早引入的内核内存分配器，采用了一种称为“slab”的内存块来管理内存。
• slab将内存按照对象的大小进行分类，并预先分配一些对象的内存空间，形成一个内存池。
• 当需要分配内存时，直接从对应的内存池中获取，而不是每次都去请求物理内存。
• 这种方式可以降低内存分配和释放的开销，并减少内存碎片化。

🐓2.2 Slub Allocator：

• slub是slab的改进版本，也是当前主要使用的内存分配器。
• 相比于slab，slub更加简单和高效。
• slub采用了更灵活的内存管理策略，不再像slab那样将内存预先分配给特定大小的对象，而是按需分配。
• 它在性能上比slab更优，特别是在多核系统下，slub能够更好地处理多线程并发访问。

🐓2.3 Slab与Slub的区别：

• 预分配：slab会预先分配一定数量的内存块来存放对象，而slub则是按需分配，不会预先分配内存。
• 多线程支持：slub更适合多线程环境，因为它设计得更加简单和高效，能够更好地处理多线程并发访问。
• 性能：在性能上，slub相对于slab更优，特别是在多核系统下。

🐓2.4 在Linux内核中，有哪些是slab和slub分配内存的api？

在Linux内核中，slab和slub内存分配器都提供了一组API用于内存的分配和释放。以下是一些常用的API：

🐥2.4.1 Slab内存分配器API：

kmem_cache_create()：用于创建一个新的slab缓存。
kmem_cache_alloc()：用于从slab缓存中分配一个对象。
kmem_cache_zalloc()：与kmem_cache_alloc()类似，但分配的内存会被清零。
kmem_cache_free()：用于释放从slab缓存中分配的对象。
kmem_cache_destroy()：用于销毁一个slab缓存。

🐥2.4.2 Slub内存分配器API：

kmalloc()：用于从slub分配器中分配内存。
kzalloc()：与kmalloc()类似，但分配的内存会被清零。
kcalloc()：与kmalloc()类似，但可以指定分配的对象数量，并且分配的内存会被清零。
krealloc()：重新分配之前分配的内存。
kfree()：用于释放从slub分配器中分配的内存。

🌻3.代码实例

🐓3.1 Slab内存分配器实例

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>

#define NUM_OBJECTS 10

struct my_struct {
    int data;
    struct list_head list;
};

static struct kmem_cache *my_cache;

static int __init my_init(void)
{
    struct my_struct *obj;
    int i;

    // 创建一个slab缓存
    my_cache = kmem_cache_create("my_cache", sizeof(struct my_struct), 0, 0, NULL);
    if (!my_cache) {
        printk(KERN_ERR "Failed to create cache\n");
        return -ENOMEM;
    }

    // 分配对象并初始化
    for (i = 0; i < NUM_OBJECTS; i++) {
        obj = kmem_cache_alloc(my_cache, GFP_KERNEL);
        if (!obj) {
            printk(KERN_ERR "Failed to allocate object\n");
            return -ENOMEM;
        }
        obj->data = i;
        INIT_LIST_HEAD(&obj->list);
        // 使用obj...
    }

    return 0;
}

static void __exit my_exit(void)
{
    struct my_struct *obj, *tmp;

    // 释放对象
    kmem_cache_destroy(my_cache);

    // 释放所有对象
    list_for_each_entry_safe(obj, tmp, &my_list, list) {
        kmem_cache_free(my_cache, obj);
    }
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

🐓3.2 Slub内存分配器实例

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/slab.h>

#define NUM_OBJECTS 10

struct my_struct {
    int data;
    struct list_head list;
};

static int __init my_init(void)
{
    struct my_struct *obj;
    int i;

    // 分配对象并初始化
    for (i = 0; i < NUM_OBJECTS; i++) {
        obj = kmalloc(sizeof(struct my_struct), GFP_KERNEL);
        if (!obj) {
            printk(KERN_ERR "Failed to allocate object\n");
            return -ENOMEM;
        }
        obj->data = i;
        INIT_LIST_HEAD(&obj->list);
        // 使用obj...
    }

    return 0;
}

static void __exit my_exit(void)
{
    struct my_struct *obj, *tmp;

    // 释放所有对象
    list_for_each_entry_safe(obj, tmp, &my_list, list) {
        kfree(obj);
    }
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");