隨著硬件技術的發展和內存容量的擴大，操作系統中內存管理技術日趨完善。但是在嵌入式領域中，硬件性能和內存容量遠遠落后于PC機，其內存管理受到多種因素制約，若直接采用操作系統中的內存管理技術，不僅難以達到預期效果，而且會影響嵌入式系統的性能。
　　在嵌入式系統內存管理設計過程中，發現操作系統中的slab分配器雖然在PC機上有良好的性能，但是在嵌入式系統中不但不能發揮其優勢，還降低了系統的整體性能。本文通過分析，指出了slab分配器的不足，并給出相應的解決方案。實驗結果表明，slab分配器經過改進可適用于嵌入式系統。
　　1 slab分配器分析
　　操作系統內核運行時會頻繁地為某些對象分配內存空間，而這些對象往往只需要幾十或幾百KB的空間，如果直接采用頁面管理器進行內存分配，將產生很多內存碎片，造成嚴重的內存浪費。slab分配器支持細粒度的內存分配，較好地解決了此問題。由于性能優越，slab被Linux、FreeBSD等操作系統采用，是目前應用最廣的內核內存管理器之一［1］。
　　1.1 slab分配器設計思想
　　基于頁面分配器［2］，將一頁或幾頁的內存組織起來，劃分成一定數量的小塊內存，這種連續的頁面稱之為slab。它為內核中使用頻繁的對象建立專門的緩沖區（cache），每種類型的對象都有自己專用的cache［2］。一個cache管理著多個slab，每個slab又管理著多個對象。slab的大小與所管理對象的大小有關。根據slab管理對象的分配情況，可將每個cache中的slab分為3類［3-4］：（1）slab管理的對象已經完全分配，沒有空閑的對象；（2）slab管理的對象部分分配，還有部分空閑對象；（3）slab中的對象都未分配，都是空閑對象。
　　不同的slab分別放入不同的隊列中，即每個cache管理3個slab隊列，cache與cache之間的關系如圖1虛框①內所示，cache與slab的關系如圖1虛框②內所示。
　　
　　當slab分配器接收到內存申請時，根據所申請內存的大小找到合適的cache，從cache管理的第二類slab中分配對象，若失敗則從第三類slab中分配對象，若還不成功則說明cache中沒有空閑對象，須為cache創建一個新的slab，從新的slab中分配空閑對象。
　　對象釋放過程中，不僅要清空對象占用的空間，而且還要調整對象所屬slab的狀態，判斷是否改變此slab在cache中的位置。
　　slab分配器采用著色機制將不同slab中的對象放入不同的偏移處，利用硬件高速緩存的映射機制，將頁的不同偏移映射到硬件緩存的不同地址。而每個slab的開始部分訪問頻率最高，只要slab中起始對象的偏移不同則映射到硬件高速緩存的位置就不同，從而降低了頻繁換入換出的性能損失［4-5］。
　　1.2 slab分配器在嵌入式系統中的缺陷
　　slab分配器雖然能解決系統對小塊內存的頻繁需求，但是管理結構復雜，內存分配策略開銷較大。在內存受限的嵌入式系統中，slab的缺陷大大影響了系統的整體性能。總之，slab分配器存在以下三方面的缺陷：