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::vector free;
// 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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