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index 0000000..dc6953a
--- /dev/null
+++ b/docs/specs/slab.md
@@ -0,0 +1,233 @@
+# SLUB 分配器 (SLUB Allocator)
+
+## 1. 目标 (Objective)
+
+在物理内存管理器 (PMM) 之上，为内核提供高效的字节级内存分配器。采用 **SLUB** 设计（Simple List of Unfull Blocks），通过复用 PMM 的 `Frame` 描述符存储 per-page 元数据、将空闲链表嵌入对象体内、以及 Per-CPU 活跃页机制，实现低碎片、低锁竞争的小对象分配。本模块是内核 `operator new` 的直接后端。
+
+**为何选择 SLUB 而非经典 Slab：**
+- `Frame` 结构已包含 `cache` 指针和 `obj_count` 字段，无需额外的 per-page `struct Slab` 头部。
+- 省去 full/partial/empty 三链表管理，仅需一个 partial 链表。
+- Per-CPU 缓存仅需一个"当前活跃页"指针，无需动态分配对象数组（避免 slab_init 的鸡生蛋问题）。
+- Linux 自 2.6.23 起默认 SLUB，6.8 已完全移除经典 Slab。
+
+## 2. 前置依赖 (Dependencies)
+
+- **全局初始化契约 (`global_init.md`):** `slab_init()` 在 `pmm_init()` 之后、`vmm_init()` 之前被 BSP 调用。
+- **物理内存契约 (`pmm.md`):** 依赖 `pmm_alloc_frame()` / `pmm_free_frame()` 以及 `Frame` 描述符中的 `slab.cache` 和 `slab.obj_count` 字段。还依赖 `pa_to_frame()` / `frame_to_pa()` 进行地址转换。
+- **并发同步契约 (`spinlock.md`):** 依赖 `Spinlock` 保护全局 partial 链表。
+- **架构抽象契约 (`arch_abstraction.md`):** 依赖 `arch::cpu::id()` 访问 Per-CPU 缓存；依赖 `arch::cpu::intr_off()/intr_on()` 保护 Per-CPU 操作免受中断重入。
+- **项目约定 (`00_conventions.md`):** 遵循所有命名和类型规范。
+
+## 3. 核心数据结构 (Data Structures)
+
+### 3.1 空闲对象链表（嵌入式）
+
+空闲对象的前 `sizeof(void*)` 字节存储下一个空闲对象的指针。对象被分配后，该区域归用户使用。因此**最小对象尺寸 = `sizeof(void*)` = 8 字节**。
+
+```
+[ Free Object ]          [ Free Object ]          [ Free Object ]
++-------------+          +-------------+          +-------------+
+| next ---------.------->| next ---------.------->| next = NULL |
+| (unused)    |          | (unused)    |          | (unused)    |
++-------------+          +-------------+          +-------------+
+```
+
+### 3.2 Frame 描述符中的 Slab 元数据
+
+复用 `include/lume/frame.h` 中已有的字段（无需新增结构体）：
+
+```cpp
+// 当 Frame.state == FrameState::Slab 时有效
+struct {
+    KmemCache* cache;     // 此页属于哪个 KmemCache
+    uint32 obj_count;     // 此页上已分配的对象数量
+} slab;
+```
+
+- 此外，需要在 `Frame` 的 `free` union 成员中增加一个 `void* freelist` 字段，或者直接将 freelist 头指针嵌入 union。为保持 Frame 结构简洁，**freelist 头指针存储在页面固定偏移处（页起始的前 8 字节）**，不侵入 Frame 结构。
+
+**修正方案：** 在 `Frame` 的 `slab` union 成员中增加 `void* freelist` 字段：
+
+```cpp
+struct {
+    KmemCache* cache;     // 所属缓存
+    uint32 obj_count;     // 已分配对象数
+    void* freelist;       // 页内空闲对象链表头
+} slab;
+```
+
+### 3.3 Per-CPU 活跃页
+
+每个 CPU 对每个 KmemCache 维护一个"当前活跃页"（cpu_slab）。分配时优先从此页的 freelist 弹出对象，无需获取全局锁。
+
+```cpp
+// 定义于 mm/slab.h (模块私有)
+struct PerCpuSlab {
+    Frame* active;  // 当前 CPU 正在使用的 slab 页（可能为 nullptr）
+};
+```
+
+### 3.4 内核内存缓存 (`class KmemCache`)
+
+```cpp
+// 定义于 mm/slab.h
+class KmemCache {
+public:
+    KmemCache() = default;
+    void init(const char* name, uint32 obj_size, uint32 obj_align);
+
+    void* alloc();
+    void free(void* obj);
+
+private:
+    Frame* get_partial();           // 从 partial 链表取一个页
+    void put_partial(Frame* f);     // 将页放入 partial 链表
+    Frame* new_slab();              // 从 PMM 申请新页并格式化
+
+    Spinlock lock_;                 // 保护 partial 链表
+    list_node partial_;             // 部分填充的 slab 页链表
+
+    PerCpuSlab cpu_slab_[kMaxCPUs]; // Per-CPU 活跃页
+
+    const char* name_ = "uninit";
+    uint32 obj_size_ = 0;          // 对齐后的对象尺寸
+    uint32 obj_align_ = 0;         // 对齐要求
+    uint32 objs_per_slab_ = 0;     // 每页可容纳的对象数
+};
+```
+
+### 3.5 通用尺寸缓存
+
+```cpp
+// 预创建的 2^N 尺寸缓存: 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048
+inline constexpr int kNumSizeClasses = 9;
+inline constexpr uint32 kSizeClasses[kNumSizeClasses] = {
+    8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048
+};
+
+extern KmemCache g_size_caches[kNumSizeClasses];
+```
+
+## 4. 公共 API (Public APIs)
+
+```cpp
+// === 初始化 ===
+void slab_init();  // 初始化所有通用尺寸缓存
+
+// === 对象缓存 API ===
+void kmem_cache_init(KmemCache* cache, const char* name,
+                     uint32 size, uint32 align);
+void* kmem_cache_alloc(KmemCache* cache);
+void kmem_cache_free(KmemCache* cache, void* obj);
+
+// === 通用分配 API ===
+void* kmalloc(uint32 size);  // 自动选择尺寸缓存
+void kfree(void* ptr);       // 通过 Frame 反查 cache，自动归还
+
+// === C++ Runtime ===
+void* operator new(size_t size);
+void* operator new[](size_t size);
+void operator delete(void* ptr) noexcept;
+void operator delete[](void* ptr) noexcept;
+void operator delete(void* ptr, size_t) noexcept;
+void operator delete[](void* ptr, size_t) noexcept;
+```
+
+## 5. 并发与锁契约 (Concurrency & Locks)
+
+- **持有锁:** 每个 `KmemCache` 持有一把 `Spinlock lock_`。
+
+- **锁的作用域:** `lock_` **仅保护** `partial_` 链表。
+
+- **Per-CPU 保护:** 访问 `cpu_slab_[cpu_id]` 时必须关闭中断（同 PMM 的 PCP 策略），防止中断重入。
+
+- **快速路径（关中断，无锁）：** 从当前 CPU 的 `active` 页的 `freelist` 弹出/压入对象。
+
+- **慢速路径（需要锁）：**
+    - alloc：当 `active` 页无空闲对象时，获取 `lock_` 从 `partial_` 取页（或调用 PMM 新建）。
+    - free：当归还对象使一个页变为完全空闲时，获取 `lock_` 归还 PMM。
+
+- **与 PMM 交互：** `new_slab()` 调用 `pmm_alloc_frame()` 时**不持有** `lock_`（先释放锁，申请页，再获取锁挂入链表），避免 Slab lock → PMM lock 嵌套。
+
+## 6. 错误路径 (Error Paths)
+
+- **初始化失败:** `slab_init()` 若 PMM 无法提供页面，`kernel_panic()`。
+
+- **分配失败:** `kmalloc()` / `kmem_cache_alloc()` 在 OOM 时返回 `nullptr`。
+
+- **释放错误:** `kfree(nullptr)` 为 no-op。传入非法指针（不属于任何 slab 页）时 `kernel_panic()`。
+
+## 7. 状态机 / 时序图 (State Machine / Sequence)
+
+### 7.1 `kmem_cache_alloc` 时序
+
+```
+[kmem_cache_alloc(cache) on CPU X]
+   │
+   ├─> 1. 关中断
+   ├─> 2. active = cache->cpu_slab_[X].active
+   │
+   ├─> 3. if (active && active->slab.freelist != NULL) ?
+   │       ├── [是 (Fast Path)]
+   │       │     ├─ obj = active->slab.freelist
+   │       │     ├─ active->slab.freelist = *(void**)obj
+   │       │     ├─ active->slab.obj_count++
+   │       │     ├─ 恢复中断
+   │       │     └─ return obj
+   │       │
+   │       └── [否 (Slow Path)]
+   │             ├─ 4.1 将 active (若满) 从 cpu_slab 移出
+   │             ├─     (满页不需要跟踪，但其 Frame 中 cache 指针仍有效)
+   │             ├─ 4.2 恢复中断
+   │             ├─ 4.3 LockGuard guard(cache->lock_)
+   │             ├─ 4.4 new_active = get_partial()  // 从 partial 链表取
+   │             │      └─ 若无，释放锁 → new_slab() → 重新获取锁
+   │             ├─ 4.5 释放锁
+   │             ├─ 4.6 关中断
+   │             ├─ 4.7 cache->cpu_slab_[X].active = new_active
+   │             ├─ 4.8 从 new_active->slab.freelist 弹出 obj
+   │             ├─ 4.9 恢复中断
+   │             └─ return obj
+   │
+   ▼
+[返回 obj* 或 nullptr]
+```
+
+### 7.2 `kfree` 时序
+
+```
+[kfree(ptr)]
+   │
+   ├─> 1. pa = ptr 的物理地址 (对于 identity/higher-half，减去偏移)
+   ├─> 2. frame = pa_to_frame(pa & ~(kPageSize-1))
+   ├─> 3. cache = frame->slab.cache
+   │
+   ├─> 4. 关中断
+   ├─> 5. 将 obj 压入 frame->slab.freelist
+   ├─> 6. frame->slab.obj_count--
+   │
+   ├─> 7. if (obj_count == 0) ?
+   │       ├── [是：页完全空闲]
+   │       │     ├─ 若此页是当前 CPU 的 active，清除 active
+   │       │     ├─ 恢复中断
+   │       │     ├─ LockGuard: 从 partial_ 链表移除 (如果在链表中)
+   │       │     └─ pmm_free_frame(frame)  // 归还 PMM
+   │       │
+   │       └── [否]
+   │             ├─ 若此页不是任何 CPU 的 active 且不在 partial，
+   │             │  则需获取锁放入 partial (满→部分满的过渡)
+   │             └─ 恢复中断
+   │
+   ▼
+[完成]
+```
+
+## 8. 已知缺陷与未来挑战
+
+### 8.1 缓存收缩
+
+当前不主动收缩 partial 链表。未来可增加 `kmem_cache_shrink()` 供内存回收线程调用。
+
+### 8.2 大对象分配
+
+大于 2048 字节的分配直接退化为 `pmm_alloc_frames()`。当前由 `kmalloc` 透明处理。