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struct kmem_cache {
struct array_cache *array[NR_CPUS];
unsigned int batchcount; //要转移本地高速缓存的大批对象的数量
unsigned int limit;	//本地高速缓存中空闲对象的最大数目
unsigned int shared;
unsigned int buffer_size;	//高速缓存的大小
u32 reciprocal_buffer_size;

unsigned int flags;	//描述高速缓存永久属性的一组标志
unsigned int num;	//封装在一个单独slab中的对象个数
unsigned int gfporder; // 一个单独slab中包含的连续页框数目的对数
gfp_t gfpflags;
size_t colour;	//slab使用的颜色个数
unsigned_int colour_off; //slab中的基本对齐偏移

struct kmem_cache *slabp_cache;

unsigned int slab_size; //slab的大小
unsigned int dflags; //动态标志

void (*ctor)(void *,struct kmem_cache *,unsigned long);	//构造函数
const char *name;	//存放高速缓存名字的字符数组
struct list_head next;	//高速缓存描述符双向链表使用的指针
...
struct kmem_list3 *nodelists[MAX_NUMNODES];//高速缓存中的slab链表

//下面三个参数待定	
unsigned int objsize;	//高速缓存中包含的对象的大小
unsigned int free_limit;//整个slab高速缓存中空闲对象的上限
spinlock_t	spinlock;//高速缓存自旋锁
}
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kmem_list3 {
struct list_head slabs_partial;	//含有部分对象的链表
struct list_head slabs_full;	//满对象链表
struct list_head slabs_free;	//空对象链表
unsigned long free_objects;
unsigned int free_limit;
unsigned int colour_next;	//每节点高速缓存的颜色
spinlock_t list_lock;
struct array_cache *shared;	//每节点的共享高速缓存
struct array_cache **alien;	//其他节点
unsigned long next_reap;	
int free_touched;	//
}
struct kmem_list3 __initdata initkmem_list3[NUM_INIT_LISTS];
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struct slab {
struct list_head list;	//slab描述符的三个双向循环链表中的一个
unsigned long colouroff;	//slab中第一个对象
void *s_mem;	//slab中第一个对象的地址
unsigned int inuse;	//当前正在使用的slab中的对象的个数
kmem_bufctl_t free;	//slab中第一个空闲对象的下标。
unsigned short nodeid;
}

上面三者的关系

slab 在页面的外部


slab在页面的内部

跟踪空闲对象

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typedef unsigned int kmem_bufctl_t;

kmem_bufctl_t 数组保存在slab描述符之后，并且没有指针直接指向第一个元素，所以需要提供辅助宏。

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#define slab_bufctl(slabp) \
((kmem_bufctl_t *)(((slab_t *)slabp)+1))

slabp+1是slab_t元素之后，其实就是kmem_bufctl_t的起始地址。
slab里下一个空闲对象的索引在slab_t->free中

指定大小的告诉缓存

数据结构

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struct cache_sizes {
size_t cs_size;
struct kmem_cache	*cs_cachep;  常规内存使用的高速缓存
struct kmem_cache	*cs_dmacachep;  DMA使用的高速缓存
};

静态数组

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#define CACHE(x) {.cs_size = (x) ，NULL ,NULL }

struct cache_sizes malloc_sizes[] = {

#if (PAGE_SIZE == 4096)
CACHE(32)
#endif
CACHE(64)
#if L1_CACHE_BYTES < 64	// L1_CACHE_BYTES = 128
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(ULONG_MAX);
}

per-CPU高速缓存

结构体array_cache，空闲对象的本地高速缓存的一个描述符

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struct array_cache {
unsigned int avail;	//指向本地高速缓存可用对象的指针的个数
unsigned int limit;	//本地高速缓存的大小，也就是本地高速缓存中指针的最大个数
unsigned int batchcount;	//本地高速缓存重新填充或者是腾空时使用的块大小
unsigned int touched;	//如果本地高随缓存最近已经被使用过，就将该标志设置为1
spinlock_t lock;
void *entry[0];
};

结构体arraycache_init

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struct arraycache_init {
struct array_cache cache;
void *entries[BOOT_CPUCACHE_ENTRIES];	
};
static struct arraycache_init initarray_cache __initdata={{0,BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,1,0}};

一些重要的全局变量

第一个高速缓存的描述符cache_cache,第一个高速缓存叫做kmem_cache,包含由内核使用的其余高速缓存的高速缓存描述符。

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static struct kmem_cache cache_cache = {
.batchcount = 1,
.limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES,
.shared = 1.
.buffer_size = sizeof(struct kmem_cache),
.name = "kmem_cache",
};


//初始化
static void kmem_list3_init(struct kmem_list3 *parent)
{
INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_full);
INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_partial);
INIT_LIST_HEAD(&parent->slabs_free);
parent->shared = NULL;
parent->alien = NULL;
parent->colour_next = 0;
spin_lock_init(&parent->list_lock);
parent->free_objects = 0;
parent->free_touched = 0;
}

kmem_cache初始化函数
kmem_cache_init();
kmem_cache_create();//这个函数的最终实现是kmem_cache_zalloc()->kmem_cache_alloc(,|__GFP_ZERO)->__cache_alloc()->__do_cache_alloc()->____cache_alloc()
cache_alloc_refill()