Linux内存之Slab
作者：互联网
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1. 背景
Linux内存管理模式，页式管理适合于大块内存的情形，而对于内核对象级别的较小内存情形下，不足以占用1个页。
在linux内核中会有许多小对象，这些对象构造销毁十分频繁，比如i-node，dentry。这么这些对象如果每次构建的时候就向内存要一个页，而其实际大小可能只有几个字节，这样就非常浪费，为了解决这个问题就引入了一种新的机制来处理在同一页框中如何分配小存储器区。这就是我们要讨论的slab层。在讲述slab前，我想先铺垫一下有关内存页的概念，我们都知道在linux中内存都是以页为单位来进行管理的(通常为4KB)，当内核需要内存就调用如：kmem_getpages这样的接口(底层调用__alloc_pages())。那么内核是如何管理页的分配的，这里linux使用了伙伴算法。slab也是向内核申请一个个页，然后再对这些页框做管理来达到分配小存储区的目的的。
2. 简介
最早于1994年在Sun系统中被提出(The Slab Allocator: An Object-Caching Kernel Memory Allocator, Jeff Bonwick (Sun Microsystems))，Slab是一种内存分配器，通过将内存划分不同大小的空间分配给对象使用来进行缓存管理，应用于内核对象的缓存。
Slab的两个主要作用：
- Slab对小对象进行分配，不用为每个小对象分配一个页，节省了空间。
- 内核中一些小对象创建析构很频繁，Slab对这些小对象做缓存，可以重复利用一些相同的对象，减少内存分配次数。
3. 查询
3.1 /proc/meminfo的Slab和SReclaimable项
其中Slab=SReclaimable+SUnreclaim，SReclaimable表示可回收使用的内存。
root@test1:~# cat /proc/meminfo
MemTotal: 2017412 kB
MemFree: 665008 kB
MemAvailable: 1671048 kB
Buffers: 646592 kB
Cached: 456124 kB
SwapCached: 9788 kB
Active: 315296 kB
Inactive: 837060 kB
Active(anon): 28036 kB
Inactive(anon): 22524 kB
Active(file): 287260 kB
Inactive(file): 814536 kB
Unevictable: 0 kB
Mlocked: 0 kB
SwapTotal: 10485752 kB
SwapFree: 10431480 kB
Dirty: 0 kB
Writeback: 0 kB
AnonPages: 48168 kB
Mapped: 37248 kB
Shmem: 928 kB
Slab: 122988 kB
SReclaimable: 71000 kB
SUnreclaim: 51988 kB
KernelStack: 5116 kB
PageTables: 4228 kB
NFS_Unstable: 0 kB
Bounce: 0 kB
WritebackTmp: 0 kB
CommitLimit: 11494456 kB
Committed_AS: 580256 kB
VmallocTotal: 34359738367 kB
VmallocUsed: 0 kB
VmallocChunk: 0 kB
HardwareCorrupted: 0 kB
AnonHugePages: 0 kB
ShmemHugePages: 0 kB
ShmemPmdMapped: 0 kB
CmaTotal: 0 kB
CmaFree: 0 kB
HugePages_Total: 0
HugePages_Free: 0
HugePages_Rsvd: 0
HugePages_Surp: 0
Hugepagesize: 2048 kB
DirectMap4k: 323456 kB
DirectMap2M: 1773568 kB
DirectMap1G: 0 kB
3.2 命令slabtop查看slab占用情况
# slabtop
Active / Total Objects (% used) : 131433 / 135261 (97.2%)
Active / Total Slabs (% used) : 5390 / 5390 (100.0%)
Active / Total Caches (% used) : 63 / 87 (72.4%)
Active / Total Size (% used) : 28769.26K / 30102.88K (95.6%)
Minimum / Average / Maximum Object : 0.01K / 0.22K / 8.00K
OBJS ACTIVE USE OBJ SIZE SLABS OBJ/SLAB CACHE SIZE NAME
23616 23616 100% 0.21K 1312 18 5248K vm_area_struct
22080 21832 98% 0.06K 345 64 1380K kmalloc-64
12831 12080 94% 0.19K 611 21 2444K dentry
10044 10044 100% 0.11K 279 36 1116K sysfs_dir_cache
8109 7568 93% 0.08K 159 51 636K selinux_inode_security
7936 7936 100% 0.06K 124 64 496K anon_vma
7722 7722 100% 0.10K 198 39 792K buffer_head
6110 5759 94% 0.58K 470 13 3760K inode_cache
4732 4694 99% 0.57K 338 14 2704K radix_tree_node
3072 3072 100% 0.01K 6 512 24K kmalloc-8
3072 3056 99% 0.96K 384 8 3072K ext4_inode_cache
2848 2574 90% 0.25K 178 16 712K kmalloc-256
2380 2380 100% 0.05K 28 85 112K shared_policy_node
2048 2048 100% 0.02K 8 256 32K kmalloc-16
2040 1530 75% 0.04K 20 102 80K jbd2_journal_handle
2016 1615 80% 0.19K 96 21 384K kmalloc-192
1776 1776 100% 0.64K 148 12 1184K proc_inode_cache
1288 1288 100% 0.07K 23 56 92K Acpi-ParseExt
1152 1152 100% 0.03K 9 128 36K kmalloc-32
1152 832 72% 0.06K 18 64 72K ext4_io_end
1140 1140 100% 0.66K 95 12 760K shmem_inode_cache
1072 1053 98% 1.00K 134 8 1072K kmalloc-1024
960 960 100% 0.12K 30 32 120K kmalloc-128
672 672 100% 0.09K 16 42 64K kmalloc-96
432 394 91% 0.50K 54 8 216K kmalloc-512
408 408 100% 0.04K 4 102 16K Acpi-Namespace
408 324 79% 0.62K 34 12 272K sock_inode_cache
352 243 69% 2.00K 44 8 704K kmalloc-2048
340 340 100% 0.12K 10 34 40K fsnotify_event
256 256 100% 0.03K 2 128 8K jbd2_revoke_record_s
256 256 100% 0.02K 1 256 4K jbd2_revoke_table_s
224 224 100% 0.25K 14 16 56K tw_sock_TCP
208 208 100% 0.94K 26 8 208K RAW
190 190 100% 0.81K 10 19 160K task_xstate
187 154 82% 2.84K 17 11 544K task_struct
180 180 100% 0.38K 18 10 72K blkdev_requests
180 180 100% 0.11K 5 36 20K jbd2_journal_head
180 180 100% 0.13K 6 30 24K ext4_allocation_context
154 139 90% 1.12K 11 14 176K signal_cache
150 150 100% 2.06K 10 15 320K idr_layer_cache
150 143 95% 2.06K 10 15 320K sighand_cache
128 128 100% 0.06K 2 64 8K kmem_cache_node
117 117 100% 0.10K 3 39 12K blkdev_ioc
112 102 91% 4.00K 14 8 448K kmalloc-4096
110 101 91% 1.56K 11 10 176K mm_struct
108 108 100% 0.62K 9 12 72K files_cache
96 96 100% 0.25K 6 16 24K kmem_cache
96 62 64% 1.88K 12 8 192K TCP
73 73 100% 0.05K 1 73 4K ip_fib_trie
64 64 100% 0.25K 4 16 16K dquot
46 46 100% 0.09K 1 46 4K ext4_xattr
40 20 50% 8.00K 10 4 320K kmalloc-8192
25 25 100% 0.16K 1 25 4K sigqueue
19 19 100% 0.81K 1 19 16K bdev_cache
16 16 100% 1.88K 2 8 32K blkdev_queue
15 15 100% 0.26K 1 15 4K numa_policy
3.3 cache查看
free 输出的 Cache，是页缓存和可回收 Slab 缓存的和，你可以从 /proc/meminfo ，直接得到它们的大小：
$ cat /proc/meminfo | grep -E "SReclaimable|Cached"
Cached: 748316 kB
SwapCached: 0 kB
SReclaimable: 179508 kB
3.4 系统缓存回收机制的设置项
系统默认内存回收配置在/proc/sys/vm/drop_caches中，除非明确知晓改动对系统全局影响，不建议对此进行修改。
0：不做任何处理，由系统自己管理
1：清空pagecache
2：清空dentries和inodes
3：清空pagecache、dentries和inodes
3.5 /proc/slabinfo文件信息
在Slab中，可分配内存块称为对象，下图中kmalloc-8表示每个对象占用8Bit大小的普通Slab，同理kmalloc-16中每个对象占用16
B，依次类推，找出Slab中占用量较大的对象是哪些？
- 每种对象占用总内存量 = num_objs*objsize
列出几种对象的内存空间占有量：
名称 对象数量 每个对象大小(B) 该类型所有对象总量(B)
ext4_inode_cache 6168 984 6069312
ext4_inode_cache 6168 984 6069312
3.6 统计Slab占用超过100M的对象
cat /proc/slabinfo |awk '{if($3*$4/1024/1024 > 100){print $1,$3*$4/1024/1024} }'
标签：kB,kmalloc,100%,cache,内存,Linux,Slab 来源： https://blog.csdn.net/xixihahalelehehe/article/details/118567692