宋寶華:slab在內(nèi)核內(nèi)存管理和用戶態(tài)Memcached的雙重存在
很多基礎(chǔ)的概念,將跨越軟件的層次而存在。比如slab,對(duì)于內(nèi)核人員,我們都知道slab是buddy之上的一層。
因?yàn)閎uddy作為L(zhǎng)inux內(nèi)核最底層的內(nèi)存管理器,它分配1頁(yè),2頁(yè),4頁(yè),2^n頁(yè),但是作為內(nèi)核的堆用戶本身,經(jīng)常只是調(diào)用kmalloc()申請(qǐng)一個(gè)小內(nèi)存,或者調(diào)用kmem_cache_alloc()申請(qǐng)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),2^n頁(yè)給它,會(huì)形成大量碎片浪費(fèi)。所以slab找buddy要了2^n頁(yè)后,內(nèi)部切割為同樣size的object,再給kmalloc和kmem_cache_alloc()拿走。
它的邏輯如下:
這樣一種軟件本質(zhì)意義上的需求,不會(huì)因?yàn)橹皇莾?nèi)核就需要。比如同樣的slab算法,也被著名的用戶態(tài)軟件Memcached需要著。
Memcached是一種分布式內(nèi)存對(duì)象緩存系統(tǒng),用于動(dòng)態(tài)Web等應(yīng)用以減輕數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載。它在內(nèi)存中緩存數(shù)據(jù)和對(duì)象,使用key-value對(duì)形式存儲(chǔ)。它的網(wǎng)站首頁(yè)(https://memcached.org/)顯示了它的基本用法邏輯:
Memcached的原理也類似內(nèi)核態(tài)page cache的原理:
比如你查詢一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),可以先看看Memcached里面有沒(méi)有命中,命中就直接從Memcached的內(nèi)存里面拿到值了,沒(méi)有的時(shí)候才需要去查數(shù)據(jù)庫(kù)。查到后,可以把結(jié)果放入Memcached,這樣下次再訪問(wèn)同樣數(shù)據(jù),不再需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢動(dòng)作。
Memcached也同樣采用slab分配算法來(lái)組織數(shù)據(jù)的存放,里面可以組織不同大小的chunks:
正如Linux內(nèi)核的每一種不同slab里面的object的大小不一樣。
我們安裝1個(gè)Memcached:
$ sudo apt-get install memcached 然后啟動(dòng)起來(lái),你馬上看到memcached打印說(shuō)自己創(chuàng)建了各種不同chunk size的slab:
當(dāng)然,還有更多的相似性,比如Memcached里面的對(duì)象,也是LRU算法替換。所以LRU這種,也是一種本質(zhì)上的事情。