简介
slub kmem cache创建过程中需要根据object_size计算分配的page的阶数order。
分配的阶数对性能和其他系统组件会有重要影响。
PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 是内存分配场合的一个概念，
如果申请的内存 order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER时就认为本次分配是昂贵的，
order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 的申请更容易得到满足。
/*
* PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER is the order at which allocations are deemed
* costly to service. That is between allocation orders which should
* coalesce naturally under reasonable reclaim pressure and those which
* will not.
*/
#define PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 3
内存申请慢速路径上申请超过8个page会被认为是costly，除非提供了__GFP_RETRY_MAYFAIL标记，否则返回失败
static inline struct page *
__alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
struct alloc_context *ac)
{
bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
...
/*
* Do not retry costly high order allocations unless they are
* __GFP_RETRY_MAYFAIL
*/
if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
goto nopage;
...
calculate_order
calculate_order 尝试找到最佳的 slab 配置。
slub_max_order即PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, 是一个分水岭。
如果达到 slub_max_order，则尽量保持页面阶数尽量低。因此，接受更多的空间浪费，以换取较小的页面阶数。
-
对于较小的object size（<=4k）， 首选阶数 0 的分配，因为阶数 0 不会导致页面分配器中的碎片。
较大的对象放入阶数 0 的 slab，可能会有太多未使用的空间。
所以为了满足小于既定比例的浪费空间，循环尝试:
a. 增大阶数，但是最大阶数不超过slub_max_order。
b. 降低slub可以容纳的object的最小个数，但是至少要包含一个object。
如果仍然失败，则继续执行下去。 -
对于稍大的object size，order不超过slub_max_order，一个slub里只会放一个object。
-
对于更大的object size(>=16k), 允许order不大于MAX_ORDER，一个slub里只会放一个object。
这里的入参size其实已经已经是object_size经过各种配置和条件对齐之后的大小(比如打开slub_debug开关等)
static inline int calculate_order(unsigned int size)
{
unsigned int order;
unsigned int min_objects;
unsigned int max_objects;
min_objects = slub_min_objects;
if (!min_objects)
min_objects = 4 * (fls(nr_cpu_ids) + 1);
max_objects = order_objects(slub_max_order, size);
min_objects = min(min_objects, max_objects);
while (min_objects > 1) { // --------------------- 1
unsigned int fraction;
fraction = 16; // 尝试碎片比例依次为1/16 1/8 1/4
while (fraction >= 4) {
order = slab_order(size, min_objects,
slub_max_order, fraction);
if (order <= slub_max_order)
return order;
fraction /= 2;
}
min_objects--;
}
/*
* We were unable to place multiple objects in a slab. Now
* lets see if we can place a single object there.
*/
// 尝试一个slab中只包含一个object，由此分配的page order不超过slub_max_order(3)
order = slab_order(size, 1, slub_max_order, 1); // --------------------- 2
if (order <= slub_max_order)
return order;
/*
* Doh this slab cannot be placed using slub_max_order.
*/
// object_size 比较大，比如64k
// 尝试一个slab只包含一个object，可以使用更大的order，但是不能超过MAX_ORDER
order = slab_order(size, 1, MAX_ORDER, 1); // --------------------- 3
if (order < MAX_ORDER)
return order;
return -ENOSYS;
}
static inline unsigned int slab_order(unsigned int size,
unsigned int min_objects, unsigned int max_order,
unsigned int fract_leftover)
{
unsigned int min_order = slub_min_order;
unsigned int order;
if (order_objects(min_order, size) > MAX_OBJS_PER_PAGE)
return get_order(size * MAX_OBJS_PER_PAGE) - 1;
for (order = max(min_order, (unsigned int)get_order(min_objects * size));
order <= max_order; order++) {
unsigned int slab_size = (unsigned int)PAGE_SIZE << order;
unsigned int rem;
rem = slab_size % size; // rem 即为浪费空间大小
if (rem <= slab_size / fract_leftover) //浪费空间是否小于规定比例(1/16 1/8 1/4)
break;
}
return order;
}
