SLAB分配器展示：创建自己的SLAB缓存

欢迎来到SLAB分配器的奇妙世界！在本章节中，我们将探索Linux内核中的SLAB分配器，学习如何创建自己的SLAB缓存，并从中分配和释放对象。SLAB分配器是内核内存管理的重要组成部分，它高效地管理内核对象的内存分配和回收，提升系统性能。

什么是SLAB分配器？

SLAB分配器是Linux内核用于管理内存的一种机制，专门用于分配相同大小的对象。它通过预分配和缓存对象来减少内存碎片和提高分配效率。SLAB分配器的主要优点包括：

SLAB分配器架构 缓存 SLAB 对象

创建SLAB缓存

要创建自己的SLAB缓存，我们需要使用kmem_cache_create函数。这个函数允许我们定义一个缓存，指定对象的大小和其他属性。下面是一个示例代码：

#include <linux/slab.h>

struct kmem_cache *my_cache;

static int __init my_cache_init(void) {
    my_cache = kmem_cache_create("my_cache", sizeof(struct my_object), 0,
                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
    if (!my_cache) {
        pr_err("Failed to create cache\n");
        return -ENOMEM;
    }
    pr_info("Cache created successfully\n");
    return 0;
}

分配和释放对象

一旦缓存创建成功，我们可以使用kmem_cache_alloc和kmem_cache_free来分配和释放对象。以下是示例代码：

struct my_object *obj;

obj = kmem_cache_alloc(my_cache, GFP_KERNEL);
if (!obj) {
    pr_err("Failed to allocate object\n");
    return -ENOMEM;
}

// 使用对象...
// obj->field = value;

kmem_cache_free(my_cache, obj);

SLAB缓存参数说明

参数 描述
name 缓存的名称，用于标识
size 每个对象的大小
align 对象对齐要求
flags 缓存标志，如SLAB_HWCACHE_ALIGN
ctor 对象的构造函数（可选）

完整示例代码

下面是一个完整的示例，演示如何创建SLAB缓存、分配和释放对象：

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

struct my_object {
    int data;
    char name[20];
};

struct kmem_cache *my_cache;

static int __init slab_example_init(void) {
    my_cache = kmem_cache_create("my_cache", sizeof(struct my_object), 0,
                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
    if (!my_cache) {
        pr_err("Failed to create cache\n");
        return -ENOMEM;
    }

    struct my_object *obj = kmem_cache_alloc(my_cache, GFP_KERNEL);
    if (!obj) {
        pr_err("Failed to allocate object\n");
        kmem_cache_destroy(my_cache);
        return -ENOMEM;
    }

    obj->data = 42;
    snprintf(obj->name, sizeof(obj->name), "Hello SLAB!");

    pr_info("Object data: %d, name: %s\n", obj->data, obj->name);

    kmem_cache_free(my_cache, obj);
    pr_info("Object freed\n");

    return 0;
}

static void __exit slab_example_exit(void) {
    if (my_cache) {
        kmem_cache_destroy(my_cache);
        pr_info("Cache destroyed\n");
    }
}

module_init(slab_example_init);
module_exit(slab_example_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("SLAB Allocation Example");

总结

通过本章节的学习，我们了解了SLAB分配器的基本概念和操作方法。SLAB分配器是Linux内核中高效管理内存的重要工具，通过创建自定义缓存，我们可以优化内存使用，提升系统性能。记得在实际项目中合理使用SLAB分配器，避免内存泄漏和碎片问题。

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