Linux伙伴式slab分配器详解：原理、操作与实战

本篇操作系统课件主要探讨了Linux中的基于伙伴的slab分配器。slab分配器在Linux内核中扮演着关键角色，特别是在内存管理中，它旨在高效地分配和回收内存，以减少内存碎片和管理开销。以下是详细内容： 1. 为什么要使用slab分配器? slab分配器的设计初衷是为了解决传统内存分配器可能导致的内存碎片问题。通过将小块内存预先分配并组织成大块（slabs），然后按需分配给特定类型的数据结构，slab能够减少内存碎片，提高内存使用效率。 2. slab的结构 slab由一系列预分配的内存块组成，每个slab大小通常固定。slab分配器维护一个slab链表，根据数据结构的需求动态选择合适的slab进行分配。每个slab包含多个内存块，这些块大小相同且已对齐，适合存储特定类型的对象，如哈希表项或小的缓存数据。 3. slab的操作 使用slab分配器的过程包括请求分配、分配过程和释放回收。当系统需要创建新的对象时，会向slab分配器申请内存；分配时，分配器会尝试从最近使用的slab中获取，保持内存的连续性；当对象不再使用时，整个slab会被归还给分配器，而不是单个内存块，这样可以更好地管理内存。 4. Slab举例 常见的例子有内核中的任务调度结构（task_struct）、内存页（page）和缓存（cache line）等。这些数据结构大小适中，适合用slab分配，以优化内存利用和性能。 5. 课程背景 该课程由朱长征教授讲授，是计算机信息安全系的基础课程，对于升学考试至关重要。课程涵盖了操作系统的基本理论，如操作系统的目标、作用、结构以及流行的OS介绍。学生需要具备微机原理、数据结构和计算机组织等相关知识。 6. 教学安排 课程采用56学时的教学模式，包括40堂常规课和四次实验。考核方式为笔试占70%，平时成绩占30%。教师提供了答疑时间，每周六下午3点至4点。 7. 参考书籍 教师推荐了多本操作系统教材，如《操作系统教程》、《计算机操作系统》和《操作系统概念》等，为学生深入学习提供了丰富的资源。 通过学习Linux基于伙伴的slab分配器，学生能够理解内存管理在操作系统中的重要性，掌握如何设计和优化内存分配策略，这对于理解并优化现代计算机系统性能至关重要。