MOCOR平台内存管理介绍及案例分析

2013-8-7
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ThreadX的内存管理---内存块池
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ThreadX的内存管理---内存块池
2.分配方式：
• 内存块池中分配内存是非常快的，主要得益于内存块池中的所有空闲内存块组成一个 链表(即上面结构中的tx_block_pool_available_list)。每次分配时只需要取链表头即 可，无须遍历内存块池来找到空闲块。
#define POOL_1_BLOCK_SIZE 16 //pool's block size #define POOL_1_BLOCK_NUM 480 //pool's block number #define POOL_2_BLOCK_SIZE 24 //pool's block size #define POOL_2_BLOCK_NUM 320 //pool's block number #define POOL_3_BLOCK_SIZE 40 //pool's block size #define POOL_3_BLOCK_NUM 650 //pool's block number #define POOL_4_BLOCK_SIZE 60 //pool's block size #define POOL_4_BLOCK_NUM 500 //pool's block number #define POOL_5_BLOCK_SIZE 112 //pool's block size #define POOL_5_BLOCK_NUM 80 //pool's block number #define POOL_6_BLOCK_SIZE 180 //pool's block size #define POOL_6_BLOCK_NUM 280 //pool's block number #define POOL_7_BLOCK_SIZE 300 //pool's block size #define POOL_7_BLOCK_NUM 80 //pool's block number #define POOL_8_BLOCK_SIZE 600 //pool's block size #define POOL_8_BLOCK_NUM 120 //pool's block number #define POOL_9_BLOCK_SIZE 800 //pool's block size #define POOL_9_BLOCK_NUM 100 //pool's block number #define POOL_A_BLOCK_SIZE 1100 //pool's block size #define POOL_A_BLOCK_NUM 98 //pool's block number #define POOL_B_BLOCK_SIZE 1300 //pool's block size #define POOL_B_BLOCK_NUM 10 //pool's block number #define POOL_C_BLOCK_SIZE 1600 //pool's block size #define POOL_C_BLOCK_NUM 12 //pool's block number (以上的定义不同版本的MOCOR可能并不一致，经常会有调整)
MOCOR平台内存管理介绍及案例分析
主讲人：GSM_FAE
MOCOR平台内存管理介绍
MOCOR内存管理的基本架构 ThreadX的内存管理 MOCOR的内存管理 MOCOR内存bug实例分析
2013-8-7
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MOCOR内存管理的基本架构
• 一般的嵌入式系统中最基本的内存管理方案有两种——静态分配 和动态分配。 • 静态分配是指在编译或链接时将程序所需的内存空间分配好。采 用这种分配方案的内存段，其大小一般在编译时就能够确定。静 态分配比较简单，一般不需要特殊的管理。 • 动态分配是指系统运行时根据需要动态地分配内存，为实现动态 分配，系统里需要有一套完善的管理机制。本文中所指的内存管 理，就是指动态分配内存的管理。
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ThreadX的内存管理---内存字节池
• 注意：
首先要注意的问题是碎片，一个字节池可能有2000字节的可用空间， 但不保证一定能分配到2000字节的连续空间，内存池对连续字节的 数量不做保证。 分配一块内存所需要的时间跟分配内存的大小，字节池中的碎片数 等因素有关，如果字节池有2000字节的空闲块，花多长时间找到这 块内存也是没有保证的。因此，在时间要求苛刻的任务中应避免使 用字节池。 字节池不能在中断函数里使用，也不能在timer回调函数里使用。
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ThreadX的内存管理
内存字节池（BTYE POOL）
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ThreadX的内存管理---内存字节池
1.基本概念：
内存字节池是一个连续的内存块。在字节池中，内存的分配以字节为单位，任意大小 的内存都可以在字节池上分配（受限于内存的容量）。 内存字节池类似于C语言里的堆(heap)，所以，字节池我们也可以把它叫做字节堆， 代码里我们也可以看到创建的字节池通常以heap来命名。但与一般意义上的堆的不 同在于，ThreadX里的字节池可以有多个，MOCOR平台也是利用了这一特性，根据 不同的需求而创建了多个heap。 每一个字节池都有一个相应的字节池控制块，通常是一个全局结构。控制块包括对内 存池的定义和状态，比如内存池的名字，可用的字节数等。该结构的定义如下：
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MOCOR内存管理
• 三个heap的大小都定义在mem_cfg.c里：
#define MAX_STATIC_HEAP_SIZE (600*1024) #define MAX_DYNAMIC_BASE_HEAP_SIZE (60*1024) #define MAX_DYNAMIC_APP_HEAP_SIZE (1430 * 1024) #define BYTE_HEAP_SIZE (MAX_STATIC_HEAP_SIZE + MAX_DYNAMIC_BASE_HEAP_SIZE + MAX_DYNAMIC_APP_HEAP_SIZE)
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ThreadX的内存管理---内存字节池
思考：
假定系统中有一个内存字节池，并且已经从中分配了几次 内存。当内存池中还有500字节的剩余内存时，应用程序申 请200字节的内存，在什么情况下，这样的申请不能满足？
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ThreadX的内存管理
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MOCOR平台内存管理介绍
MOCOR内存管理的基本架构 ThreadX的内存管理 MOCOR的内存管理 MOCOR内存bug实例分析
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ThreadX的内存管理
内存字节池（BTYE POOL）
内存块池（BLOCK POOL）
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ThreadX的内存管理---内存块池
3.内存布局：
控制块
控制块的地址 已分配的内存块 控制块的地址 已分配的内存块 下一块内存的地址 空闲的内存块 下一块内存的地址 空闲的内存块
„„ NULL 空闲的内存块
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ThreadX的内存管理---内存块池
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MOCOR内存管理
1.堆内存(heap)管理:
• MOCOR平台的堆内存就是前面讲到的内存字节池。最早的MOCOR平台只有一个内 存堆，但在实际使用中发现，程序运行时往往要交错的分配一些动态内存和常驻内存， 这样会产生很多无法消除的内存碎片。同时base等通讯模块同上层应用又是并发的， 这样无规律的分配也会造成很多内存碎片。为了解决这种情况，后来MOCOR版本将 内存堆分成了三块，也就是创建了三个内存字节池作为heap。这三个字节池的分别 是：dynamic base heap,static heap和dynamic app heap。同样，对应着三个 heap也有三个不同的接口，分别是: SCI_ALLOC_BASE， SCI_ALLOC_CONST SCI_ALLOC_APP。
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MOCOR内存管理
2.内存池管理：
这个所说的内存池(pool)就是特指前面提到的内存块池。之前我们提到过，为了避免浪费内存， 通常是分配多个内存池，分别对应不同的大小。MOCOR平台一共创建了12个内存池，其对应的 大小和包含的内存块的数目都定义在mem_cfg.c里：
思考
如何计算一个内存块池所占用的物理内存大小?
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MOCOR内存管理的基本架构 ThreadX的内存管理 MOCOR的内存管理 MOCOR内存bug实例分析
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MOCOR内存管理
MOCOR平台在ThreadX内存管理的基础上，又做了进一步的封装， 这样可以更便于上层应用调用。前面我们已经了解了ThreadX是如 何对内存进行管理的，下面我们从底层来到上层，看一看MOCOR是 如何利用Threadx的内存管理机制来建立自己的内存管理方式。 之 前的MOCOR文档里，将内存字节池称为堆（heap），而将内存块 池称为内存池（pool）,我们也延续这种说法，请注意不要混淆。
• • •
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MOCOR内存管理
• 三个heap： Base heap: 主要给PS，Layer1等使用。这个heap我们 一般不用关心。 Static heap：主要用于分配常驻的内存，即一旦分配就 不再释放的内存。 App heap: 其他不属于以上两种情况的内存都在这里分 配。
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MOCOR内存管理的基本架构
MOCOR内存管理体系的一个大致的调用层次如下图所示：
MMI APP
接口
BLOCK MEM
多个不同size的块池
static
base
app
块池
字节池
物理内存
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MOCOR内存管理的基本架构
• 从可用的内存资源的角度，还可以得到下面的一个内存分配图。
内存块池（BLOCK POOL）
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ThreadX的内存管理---内存块池
1.基本概念：
• 内存块池也是一个连续的字节块，但它是由一定数量的固定szie的内存块组成的。因 此，从一个内存块池中分配出的内存总是固定大小的。
• 相比字节池，内存块池的两个主要优势是： 没有碎片。因为内存块池是固定size的块构成，所以没有碎片的产生。 分配和释放的速度很快。所需的时间相当于简单的链表操作，分配时不需要搜索整个 内存块列表，它总是使用链表头部的内存块来分配。 • 内存块池的主要缺点是缺乏灵活性。固定尺寸既是它的优点也是它的缺点。如果一个 内存块池的尺寸足够大，可以满足用户最极限的内存分配需求，那么，这个内存块池 上分配许多不同尺寸的内存会导致严重的内存浪费。一种解决办法是同时创建几个不 同的内存块池，每个内存块池分别容纳不同尺寸的内存块。目前MOCOR平台就是这 样做的，具体我们后面再讨论。 同字节池一样，内存块池也有一个控制块结构，其中有该内存块的相关信息，该结构 如下：

除了上述的分配原则之外，字节池里还定义了一个值BYTE_POOL_SLIP_SIZE。这 是在代码里实现指定的一个具体数值，在分配内存时，如果要分配的内存大小大于这 一数值，则从字节池的底部开始分配。采用这种分配方式是为了减少内存碎片的产生， 尽量把大内存的分配区域和小内存的分配区域分开。目前系统里定义的 BYTE_POOL_SLIP_SIZE为80K。
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ThreadX的内存管理---内存字节池
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ThreadX的内存管理---内存字节池
2.分配方式：
从字节池中分配内存类似于C语言的malloc调用，该调用返回所需内存的数量（以字 节为单位）。分配的原则是“首次符合”原则，就是说，当第一个空闲内存块的大小 满足需求时，就从该内存块分配内存，然后将该内存块的剩余内存转换成一个新块。 字节池在初始状态下，只有一个空闲块，以后随着随着分配的进行，内存块会随之增 多。
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ThreadX的内存管理---内存字节池
3.内存布局：
以一个分配了两次的字节池为例，在内存中的情况如下：
控制块
下一块内存的地址 控制块的地址
已分配的内存
下一块内存的地址 控制块的地址
已分配的内存
下一块内存的地址 空闲标志：0xFFFFEEEEUL
空闲内存
结束标志块
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MOCOR内存管理
• 系统assert之后，选择菜单5，可以看到所有heap上的内存分配信息， 类似这样：
2013-8-7
பைடு நூலகம்保密信息
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MOCOR内存管理
思考：
前面讲了MOCOR里有三个不同用途的heap，想一想哪些内存是要在 static heap里分配的，如果这些内存改在app heap上会有什么问题？ 尝试举出几个实际的例子来说明。