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Linux Slab分配器(2)-初始化

日期：2014-05-16　浏览次数：20808 次

Linux Slab分配器(二)--初始化

在前文中介绍了slab所涉及到的数据结构， slab分配器的初始化工作都是围绕这些数据结构来展开的，主要是针对以下两个问题:

1.创建kmem_cache高速缓存用来存储所有的cache描述符

2.创建array_cache和kmem_list3高速缓存用来存储slab数据结构中的这两个关键结构

这里明显有点自相矛盾，那就是slab管理器尚未建立起来，又如何靠slab分配高速缓存来给这些结构分配空间呢？

解决第一个问题的方法是直接静态定义一个名为cache_cache的kmem_cache结构，来管理所有的kmem_cache描述符，对于array_cache和kmem_list3，内核也是先静态定义，然后建立起普通高速缓存(general cache)，再使用kmalloc分配普通高速缓存空间来替代之前静态定义的部分。

普通高速缓存是一组大小按几何倍数增长的高速缓存的合集，一个普通高速缓存用如下结构描述

/* Size description struct for general caches. */
struct cache_sizes {
	size_t		 	cs_size;   /*general cache的大小*/
	struct kmem_cache	*cs_cachep;         /*general cache的cache描述符指针*/
#ifdef CONFIG_ZONE_DMA
	struct kmem_cache	*cs_dmacachep;
#endif
};

普通高速缓存的大小由malloc_sizes表来确定

/*
 * These are the default caches for kmalloc. Custom caches can have other sizes.
 */
struct cache_sizes malloc_sizes[] = {
#define CACHE(x) { .cs_size = (x) },
#include <linux/kmalloc_sizes.h>
	CACHE(ULONG_MAX)
#undef CACHE
};

其中<linux/kmalloc_sizes.h>中的内容为

#if (PAGE_SIZE == 4096)
	CACHE(32)
#endif
	CACHE(64)
#if L1_CACHE_BYTES < 64
	CACHE(96)
#endif
	CACHE(128)
#if L1_CACHE_BYTES < 128
	CACHE(192)
#endif
	CACHE(256)
	CACHE(512)
	CACHE(1024)
	CACHE(2048)
	CACHE(4096)
	CACHE(8192)
	CACHE(16384)
	CACHE(32768)
	CACHE(65536)
	CACHE(131072)
#if KMALLOC_MAX_SIZE >= 262144
	CACHE(262144)
#endif
#if KMALLOC_MAX_SIZE >= 524288
	CACHE(524288)
#endif
#if KMALLOC_MAX_SIZE >= 1048576
	CACHE(1048576)
#endif
#if KMALLOC_MAX_SIZE >= 2097152
	CACHE(2097152)
#endif
#if KMALLOC_MAX_SIZE >= 4194304
	CACHE(4194304)
#endif
#if KMALLOC_MAX_SIZE >= 8388608
	CACHE(8388608)
#endif
#if KMALLOC_MAX_SIZE >= 16777216
	CACHE(16777216)
#endif
#if KMALLOC_MAX_SIZE >= 33554432
	CACHE(33554432)
#endif

cache_cache的初始化和普通高速缓存的建立由start_kernel()-->mm_init()-->kmem_cache_init()函数来完成，下面就来看具体的初始化代码

void __init kmem_cache_init(void)
{
	size_t left_over;
	struct cache_sizes *sizes;
	struct cache_names *names;
	int i;
	int order;
	int node;

	if (num_possible_nodes() == 1)
		use_alien_caches = 0;

	/*初始化静态L3变量initkmem_list3*/
	for (i = 0; i < NUM_INIT_LISTS; i++) {
		kmem_list3_init(&initkmem_list3[i]);
		if (i < MAX_NUMNODES)
			cache_cache.nodelists[i] = NULL;
	}
	/*将cache_cache和initkmem_list3相关联*/
	set_up_list3s(&cache_cache, CACHE_CACHE);

	/*
	 * Fragmentation resistance on low memory - only use bigger
	 * page orders on machines with more than 32MB of memory.
	 */
	if (totalram_pages > (32 << 20) >> PAGE_SHIFT)
		slab_break_gfp_order = BREAK_GFP_ORDER_HI;

	/* Bootstrap is tricky, because several objects are allocated
	 * from caches that do not exist yet:
	 * 1) initialize the cache_cache cache: it contains the struct
	 *    kmem_cache structures of all caches, except cache_cache itself:
	 *    cache_cache is statically allocated.
	 *    Initially an __init data area is used for the head array and the
	 *    kmem_list3 structures, it's replaced with a kmalloc allocated
	 *    array at the end of the bootstrap.
	 * 2) Create the first kmalloc cache.
	 *    The struct kmem_cache for the new cache is allocated normally.
	 *    An __init data area is used for the head array.
	 * 3) Create the remaining kmalloc caches, with minimally sized
	 *    head arrays.
	 * 4) Replace the __init data head arrays for cache_cache an


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