内存碎片化六

在 Linux 内核中，内存分配机制有多种，不同机制针对不同的内存需求和分配方式。下面是主要的内存分配机制及其如何查看它们的使用情况：

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1. Buddy 系统（Buddy System）

用途：主要用于 物理内存页的分配和回收，并管理不连续的内存块。它通过合并和分裂内存页来避免碎片化。

如何查看：

• 查看 Buddy 系统分配情况：使用 /proc/buddyinfo 来查看 Buddy 系统内存页的分配情况，尤其是各个区域（DMA、DMA32、Normal）的内存分配。

  cat /proc/buddyinfo
  

  输出示例：

  Node 0, zone      DMA      1     1     1     0     0     0     0     0     0     0     0
  Node 0, zone    DMA32   1032   512   257   128    60    30    15     7     3     1     0
  Node 0, zone   Normal  20480 10240  5120  2560  1280   640   320   160    80    40    20
  

  关键字段解释：

  • 区域（zone）：DMA、DMA32、Normal 表示不同内存区域。

  • 空闲页（free）：显示每种大小的空闲页数。

  • 最低、平均和最大页面数量：每个分配区的空闲页面数。

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2. Slab 分配器

用途：用于内核对象（如进程控制块、网络数据包等）的内存分配。它通过内存缓存池（Slab Cache）来高效管理内存。

如何查看：

• 使用 slabtop：查看 Slab 缓存的使用情况和各类对象分配的详细信息。

  slabtop
  

  输出示例：

  Active / Total Objects (% used)    : 46450478 / 52429181 (88.6%)
  Active / Total Slabs (% used)      : 1448140 / 1448140 (100.0%)
  Active / Total Caches (% used)     : 85 / 116 (73.3%)
  Active / Total Size (% used)       : 9415977.82K / 10397845.84K (90.6%)
  

  关键字段：

  • Active / Total Slabs：显示 Slab 分配器的活动和总 Slab 数量。

  • Active / Total Objects：显示 Slab 中已分配和总共的对象数。

• /proc/slabinfo：显示每个 Slab Cache 的具体信息。

  cat /proc/slabinfo
  

  输出示例：

  kmalloc-64        10     1024     64  512  40
  kmalloc-128       15     2048    128 1024  50
  

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3. Slub 分配器（SLUB）

用途：SLUB 是一种优化的 Slab 分配器，广泛用于现代 Linux 系统。它的目标是提高 Slab 缓存的效率并减少内存碎片。

如何查看：

• SLUB 的信息可以通过 slabtop 和 /proc/slabinfo 查看，和 Slab 分配器类似。

• 另外，SLUB 分配器在 Linux 内核 2.6.23 及以后版本中默认启用，您可以查看 /proc/slabinfo 来查看 SLUB 的分配情况。

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4. SLOB（Simple List of Blocks）

用途：一种简化的 Slab 分配器，适用于内存受限的嵌入式系统，通常用在小型内存设备中。

如何查看：

• SLOB 与 Slab 和 SLUB 相似，使用 slabtop 或 /proc/slabinfo 查看当前分配情况。

• 它通常被用作内存比较小的系统或嵌入式设备，您可以通过内核配置文件（如 make menuconfig）启用或禁用 SLOB。

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5. 页分配器（Page Allocator）

用途：页分配器是负责 页（通常为 4KB）分配 和回收的内存管理组件。它处理的内存范围从单个页到更大的内存块。

如何查看：

• /proc/meminfo：查看系统的内存状态，包括页分配的信息。

  cat /proc/meminfo
  

  关键字段：

  • MemTotal：系统的总内存。

  • MemFree：当前空闲内存。

  • Buffers、Cached：当前缓存的内存。

• 查看页分配区域：可以查看 /proc/buddyinfo 来获取详细的页分配和空闲情况，特别是不同区域（DMA、Normal 等）的内存页状态。

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6. 用户空间内存分配（用户空间内存分配器）

用途：虽然主要用于内核空间内存管理，但用户空间的内存分配器（如 malloc()）在内核中也是重要的部分。它用于分配用于应用程序的内存。

如何查看：

• malloc 和 free 调用的内存分配情况：通常可以通过工具如 valgrind 来分析用户空间的内存使用情况（虽然这主要是调试工具）。

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总结：查看不同内存分配机制

内存分配机制	查看方式	关键工具或文件
Buddy 系统	/proc/buddyinfo	查看物理内存页分配情况
Slab 分配器	slabtop	查看 Slab 缓存分配情况
SLUB 分配器	slabtop	查看 SLUB 内存分配情况
SLOB 分配器	slabtop 或 /proc/slabinfo	查看 SLAB 类型分配情况
页分配器	/proc/meminfo 或 /proc/buddyinfo	查看内存页分配情况
用户空间内存	valgrind 等工具	分析用户空间内存分配

通过这些工具，你可以更好地理解和管理 Linux 内核中的内存分配机制，帮助定位内存使用的问题并优化系统性能。