“内存缓存”和“内存池”的区别

Question

通过阅读《理解Linux网络内部》和《理解Linux内核》这两本书以及其他参考资料，我对“内存缓存”和“内存池”技术感到很困惑，需要一些澄清。

1）它们是相同的技术还是不同的技术？

2）如果不同，是什么造成了区别，或者说有何不同的目标？

3）此外，Slab Allocator如何介入其中？

- pepero

Answer 1

关于板块分配器：

假设内存是平的，即您拥有一个4 GB连续内存块。然后，您的程序之一请求256字节的内存，因此内存分配器必须从这4 GB中选择一个适当的256字节块。现在，您的内存看起来像这样：

<============256bytes=======================>

（每个=都是连续的内存块）。一些时间过去了，许多使用内存的程序需要更多的256块或更少，因此最终您的内存可能如下所示：

<==256==256=256=86=68=121===>

因此它变得分散，您美丽的4 GB内存块就没有了踪迹 - 这就是碎片化。现在，板块分配器会跟踪已分配的对象，一旦不再使用它们，它将说该内存已释放，实际上它将保留在某种列表中（您可能想阅读FreeLists）。

现在想象一下，第一个程序放弃了分配的256个字节，然后一个新程序想要有256个字节，所以它可以重复使用最近释放的256个字节，而不必搜索适当连续空间的物理内存来分配新的内存块。这就是你基本上实现内存缓存的方式。这样做可以减少整体上的内存碎片化，因为你可能会遇到内存如此碎片化以至于无法使用，内存管理器必须进行一些魔法来获取适当大小的块。而使用slab分配器可以积极地解决（但不能消除）这个问题。

- LordDoskias

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感谢LordDoskias的贡献。然而，那更多是关于碎片化的问题。它并没有解释我关于“内存缓存”和“内存池”的同/异关系问题。 - pepero

Answer 2

Linux内存分配器，也称为slab分配器，维护了相似或近似大小的内存对象的常用列表/池。 slab赋予程序员额外的灵活性，可以创建自己的同一大小的常用内存对象池，并根据程序员想要的方式标记、分配、回收和最终销毁它。这个缓存对于您的驱动程序是已知的并且是私有的。但是，在内存压力下，存在高概率的分配失败问题，这在某些驱动程序中可能是不可接受的，那么怎么办呢？最好总是保留一些备用内存，以便我们永远不会感到内存短缺，由于kmem缓存是更通用的池机制，因此我们需要一个可以始终维护所需最少内存的朋友——内存池。

- Hasib Sk

Answer 3

旁路缓存 - Linux内核中的缓存管理器有时被称为slab分配器。您可能会反复分配许多相同大小的对象，因此通过使用此机制，您只需分配许多相同大小的对象，然后稍后再使用它们，而无需反复分配许多对象。

内存池只是一种旁路缓存的形式，试图始终保留一些内存列表以供紧急情况使用，因此当创建内存池时，分配函数（slab分配器）会创建一组预分配的对象池，以便在需要时获取它们。

- Roi