2021-05-12 14:32:11
SylixOS 定長記憶體管理
1. 定長記憶體管理介紹
所謂定長記憶體,指的是使用者每次分配獲得的記憶體大小是相同的,即使用的是有確定長度的記憶體塊。同時,這些記憶體塊總的個數也是確定的,即整個記憶體總的大小也是確定的。這和通常理解的記憶體池的概念是一樣的。
使用定長記憶體管理的記憶體,有兩大優點:一是由於事先已經分配好了足夠的記憶體,可極大提高關鍵應用的穩定性;二是對於定長記憶體的管理通常有更為簡單的演算法,分配/釋放的效率更高。在 SylixOS 中,將管理的一個定長記憶體稱作 PARTITION,即記憶體分割區。
2. 定長記憶體管理設定
SylixOS可以通過API操作實現定長記憶體管理功能。
2.1 建立記憶體分割區
#include<SylixOS.h> LW_OBJECT_HANDLE Lw_Partition_Create(CPCHAR pcName, PVOID pvLowAddr, ULONG ulBlockCounter, size_t stBlockByteSize, ULONG ulOption, LW_OBJECT_ID *pulId) |
函數Lw_Partition_Create 原型分析:
1.此函數成功時返回一個記憶體分割區控制代碼,失敗時返回LW_HANDLE_INVALID並設定錯誤號;
2.引數pcName指定該記憶體分割區的名稱,可以為LW_NULL(最大字長為32位元組);
3.引數pvLowAddr為使用者定義的一片記憶體的低地址,即起始地址。該地址必須滿足一個CPU字長的對齊,如在32位系統中,該地址必須4位元組對齊;
4.引數 ulBlockCounter 為該記憶體分割區的定長記憶體塊數量;
5.引數 stBlockByteSize 為記憶體塊的大小,必須不小於一個指標的長度,在32位系統中為4位元組;
6.引數ulOption為建立記憶體分割區的選項,如表 2-1所示。
表 2-1 記憶體分割區建立選項
選項名稱 |
解釋 |
LW_OPTION_OBJECT_GLOBAL |
表示該物件為一個核心全域性物件 |
LW_OPTION_OBJECT_LOCAL |
表示該物件僅為一個進程擁有,即本地物件 |
LW_OPTION_DEFAULT |
預設選項 |
7.輸出引數 pulId 儲存該記憶體分割區的 ID,與返回值相同。可以為 LW_NULL。
註:驅動程式或核心模組才能使用LW_OPTION_OBJECT_GLOBAL 選項,對應的LW_OPTION_OBJECT_LOCAL 選項用於應用程式。為了使應用程式有更好的相容性,建議使用LW_OPTION_DEFAULT選項,該選項包含了 LW_OPTION_OBJECT_LOCAL 的屬性。
SylixOS的Lw_Partition_Create把已分配好的一塊大記憶體(pvLowAddr)通過一個PARTITION控制塊進行管理,PARTITION控制塊內容如程式清單 2-1所示。
程式清單2-1 PARTITION控制塊
/********************************************************************************** PARTITION 控制塊 **********************************************************************************/ typedefstruct { LW_LIST_MONO PARTITION_monoResrcList; /* 空閒資源表 */ UINT8 PARTITION_ucType; /* 型別標誌 */ PLW_LIST_MONO PARTITION_pmonoFreeBlockList; /* 空閒記憶體塊表 */ size_t PARTITION_stBlockByteSize; /* 每一塊的大小 */ /* 必須大於 sizeof(PVOID)*/ ULONG PARTITION_ulBlockCounter; /* 塊數量 */ ULONG PARTITION_ulFreeBlockCounter; /* 空閒塊數量 */ UINT16 PARTITION_usIndex; /* 緩衝區索引 */ CHAR PARTITION_cPatitionName[LW_CFG_OBJECT_NAME_SIZE]; /* 名字 */ LW_SPINLOCK_DEFINE (PARTITION_slLock); /* 自旋鎖 */ } LW_CLASS_PARTITION; |
Lw_Partition_Create對特定記憶體管理好後,會返回一個LW_OBJECT_HANDLE控制代碼。之後使用者需要對這塊記憶體進行獲取、釋放和刪除等,都可以通過這個控制代碼進行操作。
2.2 獲取/返還記憶體塊
PVOID Lw_Partition_Get (LW_OBJECT_HANDLE ulId) PVOID Lw_Partition_Put (LW_OBJECT_HANDLE ulId, PVOID pvBlock) |
呼叫 Lw_Partition_Get 函數可以獲得一個記憶體分割區的記憶體塊,其大小為建立記憶體分割區時指定的大小,呼叫Lw_Partition_Put 函數將獲得的記憶體塊(Lw_Partition_Get 函數獲得)返回給記憶體分割區。
註:如果pvBlock為 NULL,則設定錯誤號為 ERROR_PARTITION_NULL。
2.3 刪除記憶體分割區
ULONG Lw_Partition_Delete (LW_OBJECT_HANDLE *pulId) ULONG Lw_Partition_DeleteEx (LW_OBJECT_HANDLE *pulId, BOOL bForce) |
如果一個記憶體分割區中有記憶體塊還在被使用,則理論上不應該立刻被刪除。如果bForce為 LW_TRUE,則 Lw_Partition_DeleteEx 忽略該條件直接刪除該分割區。通常情況下應用程式不應該使用該方式,這可能會導致記憶體錯誤。建議一般情況下使用 Lw_Partition_Delete 函數,它相當於下面呼叫,這樣避免釋放還在使用的記憶體。
Lw_Partition_DeleteEx(pulId, LW_FALSE); |
3. 定長記憶體管理使用
比如程式需要建立一個連結串列,可以使用定長記憶體管理。如程式清單 3-1所示。
程式清單 3-1 程式程式碼
#include<stdio.h> #include<SylixOS.h>
typedefstruct my_element { INTiValue; } MY_ELEMENET;
#define ELEMENT_MAX (8)
/* * 即當_G_pucMyElementPool 的地址不滿足結構體 MY_ELEMENT 的對齊需求時,在有些硬體上, * 存取成員變數 iValue 將產生多位元組不對齊存取的錯誤(典型的硬體平台如 ARM)。 * 應該將_G_pucMyElementPool 的型別定義為UINT8,即單位元組存取,邏輯上它的起始地址可以是任 * 何對齊值。 */ MY_ELEMENET_G_pmyelement[ELEMENT_MAX]; LW_STACK _G_pucMyElementPool[sizeof(MY_ELEMENET) * ELEMENT_MAX / sizeof(LW_STACK)]; /* 申請一段記憶體空間 */ LW_HANDLE _G_hMyPartition; /* 記憶體管理控制代碼 */
intmain(intargc, char *argv[]) { MY_ELEMENET *peleTable[ELEMENT_MAX] = { LW_NULL }; MY_ELEMENET *peleTmp = NULL; ULONG ulError; INT i = 0;
_G_hMyPartition = Lw_Partition_Create("my_partition", _G_pucMyElementPool, ELEMENT_MAX, sizeof(MY_ELEMENET), LW_OPTION_DEFAULT, LW_NULL); if (_G_hMyPartition == LW_HANDLE_INVALID) { fprintf(stderr, "create partition failed.n"); return (-1); } /* * 最多能夠獲得多少個元素記憶體 */ while (1) { peleTmp = (MY_ELEMENET *) Lw_Partition_Get(_G_hMyPartition); if (peleTmp != LW_NULL) { peleTable[i] = peleTmp; peleTmp->iValue = i; fprintf(stdout, "get element successfully, count = %d.n", i); } else { fprintf(stderr, "get element failed, count = %d.n", i); break; } i++; } /* * 在沒有全部回收元素記憶體的情況下刪除記憶體分割區 */ ulError = Lw_Partition_Delete(&_G_hMyPartition); /*無法刪除還有未回收所有記憶體*/ if (ulError != ERROR_NONE) { fprintf(stderr, "delete partition error.n"); } else { return (0); } /* * 回收記憶體塊返回給記憶體分割區 */ for (i = 0; i < ELEMENT_MAX; i++) { peleTmp = peleTable[i]; if (peleTmp != LW_NULL) { fprintf(stdout, "element%d value = %d.n", i, peleTmp->iValue); peleTmp = Lw_Partition_Put(_G_hMyPartition, peleTmp); if (peleTmp != LW_NULL) { fprintf(stderr, "element%d put failed.n", i); } } else { break; } } /* * 全部回收元素記憶體後刪除記憶體分割區 */ ulError = Lw_Partition_Delete(&_G_hMyPartition); /* 可以刪除記憶體分割區 */ if (ulError != ERROR_NONE) { fprintf(stderr, "delete partition error.n"); return (-1); } else { fprintf(stderr, "delete partition successfully.n"); } return (0); } |
記憶體分割區不直接分配記憶體,它只是提供了一個管理記憶體的方法。因此在建立記憶體分割區時,需要指定需要管理的記憶體,該記憶體由使用的元素(即上面所述的記憶體塊)大小以及元素的最大個數決定。在程式清單 31中,建立了一個最大可以容納 8 個型別為MY_ELEMENT 物件的記憶體分割區,然後通過獲取元素物件、使用元素物件以及刪除記憶體分割區三方面展示了SylixOS 記憶體分割區的使用。該程式執行後,結果如下所示:如圖 3-1所示。
圖 3-1 程式執行結果
從執行結果可以看出,最大元素個數為8個,因此第9次獲取元素時會失敗。隨後使用Lw_Partition_Delete函數刪除記憶體分割區,由於此時元素還未被回收,因此刪除失敗。當回收完全部的元素後,才能成功刪除。
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