分布仿真系统中的动态内存分配算法

空间，为联邦 ８ 分配 １ ０ ９ ８ ｋ 空 间，再依 次释放联邦 ８ 、１ （ 右相邻 ） 、３ （ 左相邻 ） 、５ 、 ７ 、６ （ 左右相 邻）的空间 ，最后释放联邦 １ 的空间 （ 释放并不存在的联邦导致异常） 。 Ｂ ｕ １ ｌ ｓ ｅ ｙ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ 的测试结果和控制台的显示信息分别如图４ 、图 ５ 所示 。其 中，图 ４中的第一行分
第２ ｌ 卷第 １ 期
２ ０ １ ４年 ２ 月
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＤＯ ＮＧＧＵ ＡＮ ＵＮ Ｉ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ ＯＦ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯ Ｌ ＯＧ Ｙ
东 莞 理 工 学 院 学 报
Ｖ ｏ １ ． ２ １ Ｎ ｏ ． １
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０１ ４
提供 有力 数据 支持 ，是 一个 需要 解决 的重 要 问题 。本文 提 出 了一 种利 用 向量和 映射 实现 的动 态 内存 分 配 算法 。
１ ＶＭＩ Ｃ 实 时 网原 理
Ｖ Ｍ Ｉ Ｃ实时网主要是 由 Ｖ Ｍ Ｉ Ｃ板卡通过光纤等传输介质连接而成 的。实时网中的每个计算节点都安
分 布 仿 真 系统 中 的动 态 内存 分 配 算 法
李雨 江
（ 湛江师范学院 数学与计算科学学 院 ， 广东湛江 ５ ２ ４ ０ ４ ８ ）
摘要 ：针 对分布仿 真 系统 中的 内存分配 问题 ，提 出了一种 基 于 Ｖ ＭＩ Ｃ的 内存 分配算 法 ，利用 向量和 映射
相结合 的方式对 Ｖ Ｍ Ｉ Ｃ板卡 的 内存 空间进 行动 态分配和释放 。试验表 明 ，该 算法能 够准确地 为仿 真数 据 分配 和释放 空间，处理 内存 分配和释 放过程 中出现的异常 ，且 能够及 时合 并 空闲空 间以减 少 内存碎 片，从 而 满足
第１ 期
李雨 江 ：分布仿 真系统 中的动态 内存分配算法
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图 ２ 联邦 Ｆ ｎ ｕ ｍ 的 内存分配流程
图３ 联邦 Ｆ ｎ ｕ ｍ 的 内存释放流程
３ 测 试 结 果
按照上述流程 ，实现了联邦 内存分配函数 ｆ ｅ ｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ 和联邦 内存释放 函数 ｆ ｅ ｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ｒ ｅ ｅ 。本文 利用 白盒测试工具 Ｂ ｕ ｌ １ ｓ ｅ ｙ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ 对这两个函数进行了测试 ，测试用例的内容为 ：１ ）为联邦 １ 和０ 分 别分 配 空 间 １ ０ ２ ４ ｋ 、１ ３ ０ ０ ４ ８ ｋ（ 空 间不 足异 常 ） ，再次 为联 邦 １ 分配 １ Ｏ ０ ０ ｋ空 间 （ 空 间重 复分 配异 常 ） ， 分别为联邦 ２至联邦 ７分配空间 １ ０ ９ ８ ｋ 、１ Ｏ ０ ２ ｋ 、 ５ Ｏ ０ ０ ｋ 、 ６ １ ０ ２ ｋ 、 ４ ５ ０ ６ ｋ 、１ ６ ０ ８ ｋ ；２ ）释放联邦 ２的
示。
从图 １ 可知 ，Ｖ Ｍ Ｉ Ｃ板卡的第二部分内存分为联邦 、联邦成员和类实例三个层次。第一层次为联邦 所 占用的空间和相应剩余空间，第二层次是在联邦 内部进行的划分 ，分为某联邦所属联邦成员所 占的空
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—１ ０—０ ９
作者简 介： 李雨江 （ １ ９ ８ ５ 一） ，女 ，广东湛江人 ，助教 ，硕士 ，主要从事分 布式仿 真研究 。
当前的分布仿真系统主要基于 Ｈ Ｌ Ａ ／ Ｒ Ｔ Ｉ 平台搭建。由于 Ｒ Ｔ Ｉ 在实时性方面的缺陷 ¨ ，使其难 以满 足对实时 陛要求很高的半实物仿真系统 ，因此 ，往往需要引入 Ｖ Ｍ Ｉ Ｃ实时网，从 网络方面扩展分布仿真 系统 的实 时性 。在 这样 的异构 网络 环境 中 ，如何 分配 和释放 Ｖ ＭＩ Ｃ板 卡 的内存 空间 ，为分 布 仿真 系 统
分 布 仿 真 系统 对 大 量数 据 的 存 取 需 求 。 关 键 词 ：分 布 仿 真 系统 ；Ｖ ＭＩ Ｃ； 内存 分 配 ；向 量 ；映 射
中图分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９
文献标识码 ：Ａ
Байду номын сангаас
文章 编号 ：１ ０ ０ ９— ０ ３ １ ２（ ２ ０ １ ４ ）０ １— ０ ０ ５ ７— ０ ４
别表 示 函数名 称 、函数 覆 盖率 、未 覆 盖 的 函数 数 量 、条 件／ 判 定 覆 盖 率 、未 覆 盖 条件／ 判定的数 目 （ 该 函数 所含 有 的条件／ 判 定数 目减 去 已经覆 盖 的条件／ 判定 数 目） 。 图 ５中虚 线 的上部 分是 执行 测试 用 例 １ ）
装 一块 Ｖ ＭＩ Ｃ卡 。每块 卡 上都 有 自己独 立 的局部 内存 ，它 通过局 部 内存 映射将 网卡上 的局 部 内存 映射 到
主机内存 ，用户读写 网卡上的数据就如同读写主机 内存上 的数据一样快速 、方便。此外 ，每块 Ｖ Ｍ Ｉ Ｃ反 射 内存卡通过网络内存映射 ，将分布在节点卡上的局部 内存 ，映射到一个虚拟的全局 内存 ，即每个节点 在 写入 本地 节 点卡 的数 据 同时也 写入所 有 其他 节点 卡 的 内存 ，这样 ，用户对 本 地节点 内存 的读 写相 当于 对全局 内存进行读写，而这个全局内存是所有分布节点都可共享的，从而实现了分布节点问的实时数据 通 信 。 Ｖ Ｍ Ｉ Ｃ反射 内存 网可 以达到数十兆字节 的传输率和百纳秒级的数据传输延迟 ，且这种网络 的传输延 迟是确定和可以预期的 ，这是传统 网络难 以达到的 。因此 ，对低延迟 、实时性要求高 的分布式仿真 系 统来 说 ，Ｖ ＭＩ Ｃ网是一 个理 想 的解决 方案 。
２ 算法设计
２ ． １ Ｖ ＭＩ Ｃ反 射 内存 的层次 划分
本 文将 内存 为 １ ２ ８ Ｍ的 Ｖ ＭＩ Ｃ板 卡划分 为 三个部 分 ：第一 部分 用 于存储 系统 时 间和 预估 时间 ，占 １ Ｍ
空间 ； 第二部分用于存储联邦 、联邦成员和类实例数据 ，占 １ ２ ６ Ｍ空间 ；剩下部分作为系统保 留空间 ， 用于 日 后扩展。根据仿真系统中数据之间的逻辑关系，进一步将第二部分内存分为三个层次 ，如图 １ 所