SLUB: 빈 객체 안에 다음 빈 객체를 연결하기

이 코드는 어떤 문제를 푸나요?

커널은 수십 바이트의 객체를 만들 때마다 페이지 한 장씩 소비하지 않습니다. SLUB는 페이지를 같은 종류의 객체로 나누고 빈 객체들을 연결해 둡니다. 여기서는 한 객체에서 다음 빈 객체의 위치를 읽는 함수를 통해, 데이터의 주소와 그 주소에 저장된 포인터를 구분합니다.

읽을 범위: v6.18.37 · mm/slub.c · get_freepointer 585–594행입니다. 아래에 이 범위의 원문과 각 줄의 설명을 실었습니다. 주제 전체의 흐름과 다른 경로는 기존 분석에서 함께 읽으실 수 있습니다.

먼저 알아둘 개념

객체 캐시

같은 크기와 속성을 가진 객체를 반복해서 공급하는 단위입니다. kmem_cache는 객체 크기뿐 아니라 정렬, freelist 위치와 각종 검사 설정을 포함합니다.

freelist

아직 사용하지 않는 객체들을 연결한 목록입니다. 빈 객체 내부의 정해진 위치에 다음 객체를 가리키는 값이 저장될 수 있습니다.

포인터 인코딩

강화 설정에서는 다음 객체 주소를 그대로 저장하지 않고 캐시의 난수와 저장 위치 등을 사용해 변환합니다. 저장된 비트열과 실제 주소는 같지 않을 수 있습니다.

처음 읽을 때

object는 현재 빈 객체의 시작, object+s->offset은 연결값이 놓인 곳, 그곳에서 읽어 해독한 결과는 다음 객체의 시작입니다. 이 세 값을 서로 다른 이름으로 적어 보세요.

더 깊이 살펴볼 때

freelist_ptr_decode와 encode의 대칭 관계를 확인하고 저장 위치를 섞는 이유를 살펴보세요. 이 함수만으로 동시 할당의 원자성이 보장되는 것은 아니므로 호출자의 동기화도 확인하셔야 합니다.

그림으로 보는 변화

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1단계 고정

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1. 빈 객체 선택

현재 객체의 시작 주소 object

화살표는 포인터를 따라가는 순서입니다. 객체 할당 전체 경로를 세 단계로 압축한 것은 아닙니다.

2. 연결값 위치 계산

ptr_addr = object + s->offset

이 화살표는 같은 객체 안에서 저장 위치를 찾는 주소 계산입니다. 다음 객체로 아직 이동하지 않았습니다.

3. 읽고 해독

메모리의 freeptr_t → 다음 객체 주소

저장값을 decode하여 다음 빈 객체 주소를 얻습니다. 값이 NULL이면 목록 끝입니다.

get_freepointer를 한 줄씩 읽기

줄 번호는 v6.18.37 원문 기준입니다. 주석·빈 줄을 포함한 함수 전체를 먼저 보고, 그 아래에서 각 줄을 설명합니다.

static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)
{
	unsigned long ptr_addr;
	freeptr_t p;

	object = kasan_reset_tag(object);
	ptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;
	p = *(freeptr_t *)(ptr_addr);
	return freelist_ptr_decode(s, p, ptr_addr);
}

static inline void *get_freepointer(struct kmem_cache *s, void *object)

	unsigned long ptr_addr;

	freeptr_t p;

	object = kasan_reset_tag(object);

	ptr_addr = (unsigned long)object + s->offset;

	p = *(freeptr_t *)(ptr_addr);

	return freelist_ptr_decode(s, p, ptr_addr);

함께 생각해 볼 질문

출처와 읽은 범위

Linux stable v6.18.37 · mm/slub.c

해당 버전 원본 파일 · 기존 코드 분석 · 설명 원고