Colour机制的作用
slab中的colour机制是利用slab的剩余空间，减少cache行冲突的一种机制。不过笔者分析来下，总体感觉colour机制的效果不明显，如同鸡肋，食之无味弃之可惜，好在colour机制并没有给slab带来更多的复杂度。
在分析colour机制之前，有必要补充一下硬件cache的基础知识，请参考我的另外一篇博客：《系统加速利器Hardware Cache（一）——三种类型的Cache 》
通过之前的分析我们知道，一个kmem cache实例会维护一个或多个slab，两个slab可能对应的cache行很有可能冲突，最极端（理论上来说也很常见）的情况就是两个slab在cache中完全冲突。如图：
slab0和slab1对应相同的cache行。为简单起见，上图的cache为直接映射cache，即哪些物理地址对应到哪个cache行是固定的。
那么当使用slab1时，slab0在cache中的缓存会被驱逐，如果slab0和slab1全部在cache中重叠，使用slab1中的每个object，都会导致slab0在cache中的缓存被驱逐。为了尽量避免slab0和slab1完全重叠，可以利用slab的剩余空间，调整object在slab中的起始地址，以达到slab0和slab1不完全重叠，如下图：
slab0的object从slab offset0开始，而slab1的object距离slab的起始地址偏移了一个cache line，这样slab0和slab1在就不会完全重叠，即有一个cache line的数据不重叠。
代码分析
代码片段1
cachep->colour_off = cache_line_size();
colour_off是一个cache line的长度，即object在slab内的偏移必须是cache line对齐的。
代码片段2
n->colour_next++;
if (n->colour_next >= cachep->colour)
n->colour_next = 0;
offset = n->colour_next;
if (offset >= cachep->colour)
offset = 0;
offset *= cachep->colour_off;
/* Get slab management. */
freelist = alloc_slabmgmt(cachep, page, offset,
local_flags & ~GFP_CONSTRAINT_MASK, page_node);
代码片段3
static void *alloc_slabmgmt(struct kmem_cache *cachep,
struct page *page, int colour_off,
gfp_t local_flags, int nodeid)
{
void *freelist;
void *addr = page_address(page);
page->s_mem = addr + colour_off;
page->active = 0;
if (OBJFREELIST_SLAB(cachep))
freelist = NULL;
else if (OFF_SLAB(cachep)) {
/* Slab management obj is off-slab. */
freelist = kmem_cache_alloc_node(cachep->freelist_cache,
local_flags, nodeid);
if (!freelist)
return NULL;
} else {
/* We will use last bytes at the slab for freelist */
freelist = addr + (PAGE_SIZE << cachep->gfporder) -
cachep->freelist_size;
}
return freelist;
}
代码片段2和代码片段3的作用如下：
slab0 ： object相对偏移是0
slab1：object相对偏移是1 cache line
slab2：object相对偏移是2 cache line
……
Colour真的有用吗？
针对cache冲突的问题，组相联cache技术提供了非常优秀的解决方案，目前的cache也以组相联cache为主。colour机制对全相联cache中完全不起作用，对组相联cache来说，作用其实微乎其微；就算是对直接映射cache来说，作用也不大，最好的情况也不过就是让本会完全重叠了slabs错开一个cache line。
也存在一些场景colour机制不起作用或者作用很小：
- 剩余空间不足一个cache line，此时无法使用colour机制。
- 当kmem cache实例中的slab数量增多时，colour机制会渐渐失效。比如剩余空间有一个cache line，如图：
当slab的数量超过4时，使用一个slab中的任意数据，都会导致其他slab中的数据在cache中的缓存被驱逐。
我不敢说colour机制没有任何作用，但是我分析下来，作用真的微乎其微。或许是笔者理解过于表面，敬请读者不吝赐教。