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Linux内核内存管理buddy与slab分配器对比实践

共计 30 章节
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01
课程导论
Buddy与Slab分配器在Linu… · 以及为什么需要对比学习它们
课程导论Buddy
02
物理内存管理基础
页框（Page Frame） · 内存节点（Node） · 内存域（Zone）的概念与数据结构
物理内存管理基础Page
03
Buddy分配器核心思想
伙伴算法原理 · 2的幂次阶分配 · 合并与分裂机制
Buddy分配器核心思想
04
Buddy数据结构详解
free_area数组 · struct page的flags与… · MAX_ORDER配置
Buddy数据结构详解
05
Buddy分配与释放API
alloc_pages · __free_pages · get_pageblock_type…
BuddyAPI
06
Buddy分配器实践
通过/proc/buddyinfo观… · 编写内核模块打印各阶空闲页数
Buddy分配器实践
07
Buddy分配器优缺点分析
外部碎片问题 · 连续大块内存分配效率 · 与硬件架构的关联
Buddy分配器优缺点分析
08
Slab分配器引入背景
为何需要Slab？小对象频繁分配/释…
Slab分配器引入背景
09
Slab分配器核心思想
对象缓存 · 着色（Coloring） · 每CPU缓存（Per-CPU Cac…
Slab分配器核心思想
10
Slab数据结构详解
struct kmem_cache · struct slab · struct kmem_cache_…
Slab数据结构详解
11
Slab分配与释放API
kmem_cache_alloc · kmem_cache_free · kmem_cache_create流…
SlabAPI
12
Slab分配器实践
通过/proc/slabinfo查看… · 编写内核模块创建自定义slab缓存并…
Slab分配器实践
13
Slub分配器
Slub作为Slab的改进版本 · 其设计目标 · 主要数据结构与性能优势
Slub分配器
14
Slub分配器实践
对比Slab与Slub在相同负载下的…
Slub分配器实践
15
Slob分配器
嵌入式场景下的Slob分配器 · 极简设计原理与适用场景
Slob分配器
16
Buddy与Slab的协作关系
Buddy提供物理页框 · Slab在此基础上进行细粒度管理
BuddySlab
17
内存碎片化对比
Buddy的外部碎片 vs Slab… · 以及碎片整理技术（Compactio…
内存碎片化对比Buddy
18
性能对比
分配/释放延迟 · CPU缓存亲和性 · 多核扩展性（Scalability）…
性能对比分配
19
内存回收机制
Buddy的页回收（kswapd · PFRA）与Slab的回收（shri… · drain_freelist）
内存回收机制Buddy
20
调试与监控工具
slabtop · vmstat · tracepoint
调试监控工具
21
内核配置选项
CONFIG_SLAB · CONFIG_SLUB · CONFIG_SLOB的选择与编译时…
内核配置选项CONFIG
22
实战案例1
编写内核模块模拟网络小包分配 · 对比Buddy直接分配与Slab缓存…
实战案例1编写内核模块模拟…
23
实战案例2
通过内存压力测试（如memteste…
实战案例2memteste
24
实战案例3
在NUMA架构下分析Buddy节点分…
实战案例3NUMA
25
常见问题排查
Buddy分配失败（OOM） · Slab泄漏（kmemleak） · slab corruption的定位…
常见问题排查Buddy
26
最新内核演进
x/6.x内核中Buddy的THP支… · Slab的随机化与安全加固特性
最新内核演进x/6.x
27
与其他子系统交互
Buddy与DMA/CMA · Slab与VFS dentry/in…
其他子系统交互Buddy
28
用户态视角
通过mmap · malloc观察底层Buddy/Sl… · 理解brk与mmap的差异
用户态视角mmap
29
课程总结
Buddy与Slab设计哲学对比 · 何时选择何种分配器 · 以及未来内存管理趋势
课程总结Buddy
30
综合实验
设计一个混合负载测试程序 · 同时使用Buddy和Slab分配器 · 收集并分析性能指标
综合实验设计一个混合负载…