BlueStore源码分析之Stupid分配器-创新互联
前言
前面介绍了
BlueStore的BitMap分配器,我们知道新版本的
Bitmap
分配器的优势在于
使用连续的内存空间从而尽可能更多的命中CPU Cache以提高分配器性能。在这里我们了解一下基于区间树的
Stupid
分配器(类似于Linux Buddy内存管理算法),并对比分析一下其优劣。
目录
- 伙伴算法
- 数据结构
- 初始化
- 插入删除
- 空间分配
- 空间回收
- 优劣分析
伙伴算法
Linux内存管理算法为了能够快速响应请求,尽可能的提高内存利用率同时减少外部内存碎片,引入了伙伴系统算法
Buddy-System
。该算法将所有的空闲页分组为11个链表,每个链表分别包含
1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024
个连续的页框块,每个页框块的第一个内存页的物理地址是该块大小的整数倍。
伙伴的特点是:两个块大小相同、两个块地址连续、第一块的第一个页框的物理地址是两个块总大小的整数倍(同属于一个大块,第1块和第2块是伙伴,第3块和第4块是伙伴,但是第2块和第3块不是伙伴)。具体内存分配和内存释放可自行Google。
优点:
- 较好的解决外部碎片问题,不能完全解决。
- 针对大内存分配设计,可以快速的分配连续的内存。
缺点:
- 合并的要求过于严格,只能是满足伙伴关系的块才可以合并。
- 一块连续的内存中仅有一个页面被占用,就导致整个内存不具备合并的条件。
- 算法页面连续性差,DMA申请大块连续物理内存空间可能失败,此时需要
CMA
(Contiguous Memory Allocator, 连续内存分配器)。 - 浪费空间,可以通过slab、kmem_cache等解决。
数据结构
Stupid分配器使用了区间树组织数据结构,高效管理
Extent(offset, length)
。
class StupidAllocator : public Allocator { CephContext* cct; // 分配空间用的互斥锁 std::mutex lock; // 空闲空间总大小 int64_t num_free; // 最后一次分配空间的位置 uint64_t last_alloc; // 区间树数组,初始化的时候,free数组的长度为10,即有十颗区间树 std::vectorfree; // extent: offset, length typedef mempool::bluestore_alloc::pool_allocator< pair > allocator_t; // 有序的 btree map,按顺存放extent。 typedef btree::btree_map , allocator_t> interval_set_map_t; // 区间树,主要的操作有 insert、erase等。 typedef interval_set interval_set_t; };
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