简单理解Memcached的Slab Allocation

Memcached利用Slab Allocation机制来分配和管理内存。传统的内存管理方式是：使用完通过malloc分配的内存后通过free来回收内存。这种方式容易产生内存碎片并降低操作系统对内存的管理效率。Slab Allocation机制不存在这样的问题，它按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的内存块，再把尺寸相同的内存块分成组，这些内存块不会释放，可以重复利用。

Memcached服务器端保存着一个空闲的内存块列表，当有数据存入时根据接收到的数据大小，分配一个能存下这个数据的最小内存块。这种方式有时会造成内存浪费，例如：将一个200字节的数据存入一个300字节的内存块中，会有100字节内存被浪费掉，不能使用。避免浪费内存的办法是，预先计算出应用存入的数据大小，或把同一业务类型的数据存入一个Memcached服务器中，确保存入的数据大小相对均匀，这样就可以减少对内存的浪费。还有一种办法是，在启动时指定“-f”参数，能在某种程度上控制内存组之间的大小差异。在应用中使用Memcached时，通常可以不重新设置这个参数，使用默认值1.25进行部署。如果想优化Memcached对内存的使用，可以考虑重新计算数据的预期平均长度，调整这个参数来获得合适的设置值。

Slab Allocation的原理——将分配的内存分割成各种尺寸的块（chunk）， 并把尺寸相同的块分成组（chunk的集合），每个chunk集合被称为slab。

Memcached的内存分配以Page为单位，Page默认值为1M，可以在启动时通过-I参数来指定。

Slab是由多个Page组成的，Page按照指定大小切割成多个chunk。其结构图如下：

Growth Factor

memcached在启动时通过-f选项可以指定 Growth Factor因子。该值控制slab之间的差异，chunk大小的差异。默认值为1.25。

通过memcached-tool查看指定memcached实例的不同slab状态，可以看到各Item所占大小（chunk大小）差距为1.25

Slab Allocation的缺点

Slab Allocation可以有效的解决内存碎片问题，但是在如下情况下，会导致内存的浪费：

1. 每个slab的chunk大小是固定的，当item的占用空间实际小于chunk大小时，会出现内存浪费
2. 每个slab的大小是固定的(因为page是固定的），当slab不能被他所拥有的chunk整除时，会出现内存浪费
3. 按照Growth Factor因子生成指定大小的slab，而某slab id根本未被使用时，会出现内存浪费

参考资料

memcached全面剖析–2.理解memcached的内存存储
Memcache内存分配策略
Memcached二三事儿

转至：http://www.xiaoxiaozi.com/2013/04/29/2432/