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Linux slab 分配器详解3
2007-06-21   中国IT实验室

在创建缓存之后, kmem_cache_create 函数会返回对它的引用。注意这个函数并没有向缓存分配任何内存。相反,在试图从缓存(最初为空)分配对象时,refill 操作将内存分配给它。当所有对象都被使用掉时,也可以通过相同的操作向缓存添加内存。

  kmem_cache_destroy

  内核函数 kmem_cache_destroy 用来销毁缓存。这个调用是由内核模块在被卸载时执行的。在调用这个函数时,缓存必须为空。

  void kmem_cache_destroy( struct kmem_cache *cachep );

  kmem_cache_alloc

  要从一个命名的缓存中分配一个对象,可以使用 kmem_cache_alloc 函数。调用者提供了从中分配对象的缓存以及一组标志:

  void kmem_cache_alloc( struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags );

  这个函数从缓存中返回一个对象。注意如果缓存目前为空,那么这个函数就会调用 cache_alloc_refill 向缓存中增加内存。 kmem_cache_alloc 的 flags 选项与 kmalloc 的 flags 选项相同。表 2 给出了标志选项的部分列表。

  表 2. kmem_cache_alloc 和 kmalloc 内核函数的标志选项

标志 说明
GFP_USER 为用户分配内存(这个调用可能会睡眠)。
GFP_KERNEL 从内核 RAM 中分配内存(这个调用可能会睡眠)。
GFP_ATOMIC 使该调用强制处于非睡眠状态(对中断处理程序非常有用)。
GFP_HIGHUSER 从高端内存中分配内存。

  kmem_cache_zalloc

  内核函数 kmem_cache_zalloc 与 kmem_cache_alloc 类似,只不过它对对象执行 memset 操作,用来在将对象返回调用者之前对其进行清除操作。

  kmem_cache_free

  要将一个对象释放回 slab,可以使用 kmem_cache_free.调用者提供了缓存引用和要释放的对象。

void kmem_cache_free( struct kmem_cache *cachep, void *objp );

  kmalloc 和 kfree

  内核中最常用的内存管理函数是 kmalloc 和 kfree 函数。这两个函数的原型如下:

void *kmalloc( size_t size, int flags );
void kfree( const void *objp );

  注意在 kmalloc 中,惟一两个参数是要分配的对象的大小和一组标志(请参看 表 2 中的部分列表)。但是 kmalloc 和 kfree 使用了类似于前面定义的函数的 slab 缓存。kmalloc 没有为要从中分配对象的某个 slab 缓存命名,而是循环遍历可用缓存来查找可以满足大小限制的缓存。找到之后,就(使用 __kmem_cache_alloc)分配一个对象。要使用 kfree 释放对象,从中分配对象的缓存可以通过调用 virt_to_cache 确定。这个函数会返回一个缓存引用,然后在 __cache_free 调用中使用该引用释放对象。

  其他函数

  slab 缓存 API 还提供了其他一些非常有用的函数。 kmem_cache_size 函数会返回这个缓存所管理的对象的大小。您也可以通过调用 kmem_cache_name 来检索给定缓存的名称(在创建缓存时定义)。缓存可以通过释放其中的空闲 slab 进行收缩。这可以通过调用 kmem_cache_shrink 实现。注意这个操作(称为回收)是由内核定期自动执行的(通过 kswapd)。

unsigned int kmem_cache_size( struct kmem_cache *cachep );
const char *kmem_cache_name( struct kmem_cache *cachep );
int kmem_cache_shrink( struct kmem_cache *cachep );

  slab 缓存的示例用法

  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)。

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