面试题：分布式系统中Memcached内存管理机制之 slab分配原理

Question

在分布式系统中，Memcached采用slab机制管理内存，请阐述slab机制是如何分配内存的，以及这样分配有什么好处？

Answer 1

1. slab机制内存分配方式

• 内存划分：Memcached将整个可用内存空间划分成多个大小不同的slab class。每个slab class由一个或多个chunk组成，chunk是Memcached分配内存的最小单位。不同的slab class的chunk大小不同，比如可能有80字节、160字节、320字节等大小的chunk。
• 对象存储：当有数据需要存储时，Memcached会根据数据的大小选择合适的slab class。如果数据大小小于某个chunk大小，就会将数据放入该chunk中。例如，一个50字节的数据，可能会被放入80字节大小chunk的slab class中。

2. slab机制分配内存的好处

• 减少内存碎片：由于Memcached使用固定大小的chunk来存储数据，避免了在频繁的内存分配和释放过程中产生大量的内存碎片。如果使用动态内存分配（如malloc/free），随着数据的不断增删，内存空间会变得碎片化，导致即使有足够的空闲内存，也可能无法分配出连续的内存块来存储新数据。而slab机制下，数据总是存储在固定大小的chunk中，不会产生复杂的碎片问题。
• 提高分配效率：因为Memcached预先划分好了不同大小的slab class和chunk，当有数据需要存储时，直接根据数据大小快速找到合适的slab class进行分配，无需进行复杂的内存搜索和分割操作，大大提高了内存分配的速度，这对于需要快速响应的缓存系统来说至关重要。