Ein Slab-Allocator ist ein Speicherallokationsalgorithmus, der in Betriebssystemkernel (und manchmal in anderen Systemen, die eine leistungsstarke Speicherverwaltung benötigen) verwendet, um den Speicher für Kernelobjekte effizient zu verwalten. Im Gegensatz zu einfacheren Allokatoren wie dem Buddy -System oder einer einfachen freien Liste soll sowohl die interne als auch die externe Fragmentierung minimieren und die Leistung verbessern, indem häufig verwendete Datenstrukturen geändert werden.
So funktioniert es:
1. Caches: Der Slab -Allokator unterteilt das Gedächtnis in Caches. Jeder Cache ist einem bestimmten Typ von Kernelobjekt (z. B. Inodes, Sockets, Netzwerkpuffer) gewidmet. Dies ist der Schlüssel zu seiner Effizienz.
2. Platten: In jedem Cache wird der Speicher weiter in Platten unterteilt. Eine Platte ist ein zusammenhängender Speicherblock, der groß genug ist, um mehrere Instanzen des mit diesem Cache verknüpften Objekttyps zu halten. Die Größe einer Platte wird so ausgewählt, dass sie der Größe des Objekts sowie der erforderlichen Polsterung entspricht (für die Ausrichtung).
3. Objekterstellung: Wenn ein neues Objekt eines bestimmten Typs benötigt wird, überprüft der Allocator zunächst den Cache, der diesem Objekttyp zugeordnet ist.
4. Kostenlose Listen: Innerhalb jeder Platte gibt es eine kostenlose Liste, die Zeiger auf verfügbare Objekte enthält. Wenn ein Objekt angefordert wird, überprüft der Allocator diese kostenlose Liste zuerst. Wenn ein kostenloses Objekt gefunden wird, stammt es einfach aus der Liste, wodurch die Zuordnung der Zuordnung minimiert wird.
5. Plattenzuweisung: Wenn die freie Liste in einer Platte leer ist, kann der Allocator eine ganz neue Platte aus dem allgemeinen Speicherpool des Systems nehmen.
6. Slab -Management: Platten können in einem von mehreren Staaten sein:
* voll: Alle Objekte in der Platte werden verwendet.
* teilweise: Einige Objekte werden verwendet und andere sind frei.
* leer: Alle Objekte sind frei.
7. Wenn ein Objekt nicht mehr benötigt wird, wird es auf die kostenlose Liste seiner Platte zurückgegeben, sodass es sofort zur Wiederverwendung verfügbar ist. Leere Platten werden häufig zum Speicherpool des Systems zurückgegeben, um den Speicher zu erhalten.
8. Fragmentierung minimieren: Durch die Widmung von Platten für bestimmte Objekttypen und Wiederverwendung von Platten reduziert der Plattenallocator dramatisch die interne Fragmentierung (verschwendeter Raum in zugewiesenen Blöcken) und die externe Fragmentierung (verschwendeter Raum zwischen zugewiesenen Blöcken). Da Objektgrößen im Voraus bekannt sind, sind keine Suche und Aufteilung erforderlich.
Vorteile des Plattenallocators:
* Geschwindigkeit: Sehr schnelle Zuordnung und Deallokation aufgrund der kostenlosen Listennutzung und der minimalen Suchzeit.
* Reduzierte Fragmentierung: Effizient verwendet das Speicher durch Vermeidung von Fragmentierung.
* Cache -Effizienz: Reduziert Cache -Missen, indem verwandte Objekte in Platten zusammen bleiben.
* Skalierbarkeit: Verarbeitet eine hohe Anzahl von Objektzuweisungen und Deals effizient.
Nachteile des Plattenallocators:
* Speicherüberkopf: Jeder Cache und jeder Platte verfügen über einen Aufwand in Bezug auf Managementstrukturen (kostenlose Listen, Metadaten).
* Komplexität: Komplexer zu implementieren als einfachere Allokatoren.
* Erstgesetzte Kosten: Das Erstellen und Initialisieren von Caches und Platten verbraucht zunächst einige Zeit.
Zusammenfassend ist der Slab-Allocator eine ausgeklügelte Speicherverwaltungstechnik, die besonders gut für die Bedürfnisse von Betriebssystemkernel geeignet ist, bei denen die Leistung und der effiziente Speicherverbrauch von entscheidender Bedeutung sind, insbesondere für häufig zugewiesene und verationale kleine Objekte. Es schafft ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Gedächtniseffizienz, indem die Fragmentierungsprobleme einfacherer Methoden vermieden werden.
