Linux中的物理內(nèi)存的具體分配情況

在Linux當中，物理內(nèi)存的劃分之前已經(jīng)寫過一篇了，今天來講講內(nèi)存的具體分配

首先，內(nèi)存被分成一個一個的節(jié)點，每個節(jié)點由不同的區(qū)域組成，當在區(qū)域內(nèi)部需要使用物理內(nèi)存的時候，就是今天要講的伙伴系統(tǒng)登場的時候了。

首先，各個內(nèi)存區(qū)域的空閑可用物理內(nèi)存被分割成一個一個的鏈表，每個鏈表當中的元素表示的空閑頁的大小都是相同的，且都是2的整數(shù)次冪，這一個個的鏈表，就按照整數(shù)次冪（之后叫order）的大小排列在一個數(shù)組當中。

當系統(tǒng)需要分配一個大小為k的空間的時候，會先將k按照2^order對其，之后就會先從本地節(jié)點上，按照order從小到達的次序去遍歷各個鏈表，直到找到剛好匹配。如果沒有剛好匹配，則需要在更大的鏈表上拿下一個更大塊的內(nèi)存，取出自己需要的之后，還要將剩下的部分塞回到對應(yīng)order的鏈表之上。如果當前節(jié)點的所有鏈表均沒有匹配，則需要在其他節(jié)點上“遠程調(diào)度”，這種情況對應(yīng)的消耗會比較大。

以上就是簡單的講述了伙伴系統(tǒng)的功能，其分配的基本單位是頁，一般為4k

由于buddy-system的基本單位為4k，但是內(nèi)核當中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沒有那么大，而且頻繁分配釋放也會造成大量不必要的消耗，這時候就需要slab分配器出場了（它在嵌入式的兄弟叫slob，大型機上的兄弟較slub），其實slab的功能不僅僅是一個分配器，也是一個緩存管理器，其運行在伙伴系統(tǒng)之上。我們熟知的task_struct等很多內(nèi)核結(jié)構(gòu)都是由它來管理的。

當我們要申請一個slab緩存的時候，需要制定要緩存的固定類型，比如task_struct，這樣，當slab拿到物理內(nèi)存的時候，它就會把整塊的內(nèi)存排好，只用于存放task_struct，其他的數(shù)據(jù)類型也一樣，另外，所有的slab緩存是通過鏈表連在一起的。

當確定了slab緩存的類型之后，它就會根據(jù)固定類型的數(shù)據(jù)長度，選取對齊位置，選擇和是的padding進行對其，這個padding可以用來設(shè)置一些下一個空閑量偏移之類的東西。

這樣，當內(nèi)核需要用到某一種數(shù)據(jù)類型的時候，就會先根slab去要，slab如果沒有，slab就會去找buddy-system，拿到物理內(nèi)存之后，就按照請求劃分，返回調(diào)用方想要的。

如果是釋放固定的類型，也不是直接返還給物理內(nèi)存，slab依舊持有，方便下一次調(diào)用的是時候，直接從緩存拿，而較少調(diào)用buddy-system的次數(shù)