Linux内核的malloc实现（Oracle的cache buffer影子）

川长思鸟来 2022-08-18 15:23 19阅读 0赞

本文原创为freas\_1990，转载请标明出处：[http://blog.csdn.net/freas\_1990/article/details/12845059][http_blog.csdn.net_freas_1990_article_details_12845059]

本文介绍一下malloc的原理，对mm感兴趣（或者对Oracle internal实现感兴趣。注： 不是自以为感兴趣 ）的同学能在本文找到感兴趣的内容。

malloc主要由两个结构体做支撑。

struct bucket_desc { /* 16 bytes */
     void   *page;
     struct bucket_desc *next;
     void   *freeptr;
     unsigned short  refcnt;
     unsigned short  bucket_size;
    };

这个结构体是一个bucket descriptor。所有的object会通过链表链接起来。

struct _bucket_dir {	/* 8 bytes */
      int			size;
      struct bucket_desc	*chain;
    };

我画了两个图来描述一个page（页面;4k）如何被这两个结构体描述。

一个4k的页面被分配到若刚个16 bytes大小的bucket中

一个4k的页面被分配到若刚个32 bytes大小的bucket中 。

那么，这些数据结构是如何被初始化的呢？

首先，在内核代码里，硬编码了如下数据。

struct _bucket_dir bucket_dir[] = {
      { 16,	(struct bucket_desc *) 0},
      { 32,	(struct bucket_desc *) 0},
      { 64,	(struct bucket_desc *) 0},
      { 128,	(struct bucket_desc *) 0},
      { 256,	(struct bucket_desc *) 0},
      { 512,	(struct bucket_desc *) 0},
      { 1024,	(struct bucket_desc *) 0},
      { 2048, (struct bucket_desc *) 0},
      { 4096, (struct bucket_desc *) 0},
      { 0,    (struct bucket_desc *) 0}};   /* End of list marker */

定义了粒度从16起的次方增长。

我写了简化的 伪代码 来描述整个流程。

malloc的伪代码 ：

procedure:
        get the bucket_desc with object size(for example 16 bytes)
        if(search bucket_desc list for free space){
          return  bdesc->freeptr
        } else {
          if(init_bucket_desc){
            return  bdesc->freeptr
          } else {
            panic("init_bucket_desc error")
          }
        }
        init_bucket_desc:
          if(page = get_one_page){
            sepreated the page(4k) with dir->size
            link all the pieces
          } else {
            panic("get page error")
          }
      end procedure

free的伪代码 ：

procedure:
        get the bucket_desc with object size(for example 16 bytes)
        if(search bucket_desc list for the related bucket_desc){
          erase bdesc->freeptr
          bdesc->refcnt--
          if(bdesc->refcnt == 0){
            if(whole page NULL){
              if(!free_page(bdesc->page)){
                panic("free_page error")
              }
            }
          }
        } else {
          panic("input pointer not right")
        }
    end procedure

关于数据结构性能的思考：

这里的主要数据结构就是单向链表，用了10个元素的数组做分拆，当内存使用过大的时候，这个数据结构就不能承载了。

对于20年前的内存来说，完全能应付了:)

[http_blog.csdn.net_freas_1990_article_details_12845059]: http://blog.csdn.net/freas_1990/article/details/12845059