1. 定长内存管理介绍

所谓定长内存,指的是用户每次分配获得的内存大小是相同的,即使用的是有确定长度的内存块。同时,这些内存块总的个数也是确定的,即整个内存总的大小也是确定的。这和通常理解的内存池的概念是一样的。

使用定长内存管理的内存,有两大优点:一是由于事先已经分配好了足够的内存,可极大提高关键应用的稳定性;二是对于定长内存的管理通常有更为简单的算法,分配/释放的效率更高。在 SylixOS 中,将管理的一个定长内存称作 PARTITION,即内存分区。

2. 定长内存管理设置

SylixOS可以通过API操作实现定长内存管理功能。

2.1      创建内存分区

#include

LW_OBJECT_HANDLE  Lw_Partition_Create(CPCHAR             pcName,

                                          PVOID              pvLowAddr,

                                          ULONG              ulBlockCounter,

                                          size_t             stBlockByteSize,

                                          ULONG              ulOption,

                                          LW_OBJECT_ID      *pulId)

函数Lw_Partition_Create 原型分析:

1.此函数成功时返回一个内存分区句柄,失败时返回LW_HANDLE_INVALID并设置错误号;

2.参数pcName指定该内存分区的名称,可以为LW_NULL(最大字长为32字节);

3.参数pvLowAddr为用户定义的一片内存的低地址,即起始地址。该地址必须满足一个CPU字长的对齐,如在32位系统中,该地址必须4字节对齐;

4.参数 ulBlockCounter 为该内存分区的定长内存块数量;

5.参数 stBlockByteSize 为内存块的大小,必须不小于一个指针的长度,在32位系统中为4字节;

6.参数ulOption为创建内存分区的选项,如 2-1所示。

2-1  内存分区创建选项

选项名称

解释

LW_OPTION_OBJECT_GLOBAL

表示该对象为一个内核全局对象

LW_OPTION_OBJECT_LOCAL

表示该对象仅为一个进程拥有,即本地对象

LW_OPTION_DEFAULT

默认选项

7.输出参数 pulId 保存该内存分区的 ID,与返回值相同。可以为 LW_NULL

 

注:驱动程序或内核模块才能使用LW_OPTION_OBJECT_GLOBAL 选项,对应的LW_OPTION_OBJECT_LOCAL 选项用于应用程序。为了使应用程序有更好的兼容性,建议使用LW_OPTION_DEFAULT选项,该选项包含了 LW_OPTION_OBJECT_LOCAL 的属性。

SylixOSLw_Partition_Create把已分配好的一块大内存(pvLowAddr)通过一个PARTITION控制块进行管理,PARTITION控制块内容如程序清单 2-1所示。

程序清单2-1  PARTITION控制块

/**********************************************************************************

  PARTITION 控制块

**********************************************************************************/

typedefstruct {

    LW_LIST_MONO         PARTITION_monoResrcList;         /*  空闲资源表             */

    UINT8                PARTITION_ucType;                 /*  类型标志               */

    PLW_LIST_MONO        PARTITION_pmonoFreeBlockList;   /*  空闲内存块表           */

    size_t               PARTITION_stBlockByteSize;       /*  每一块的大小           */

                                                             /*  必须大于 sizeof(PVOID)*/

    ULONG                PARTITION_ulBlockCounter;        /*  块数量                 */

    ULONG                PARTITION_ulFreeBlockCounter;    /*  空闲块数量             */

    UINT16               PARTITION_usIndex;                /*  缓冲区索引             */ 

    CHAR                 PARTITION_cPatitionName[LW_CFG_OBJECT_NAME_SIZE];

                                                              /*  名字                   */

    LW_SPINLOCK_DEFINE  (PARTITION_slLock);              /*  自旋锁                 */

} LW_CLASS_PARTITION;

Lw_Partition_Create对特定内存管理好后,会返回一个LW_OBJECT_HANDLE句柄。之后用户需要对这块内存进行获取、释放和删除等,都可以通过这个句柄进行操作。

2.2      获取/返还内存块

PVOID  Lw_Partition_Get (LW_OBJECT_HANDLE  ulId)

PVOID  Lw_Partition_Put (LW_OBJECT_HANDLE  ulId, PVOID  pvBlock)

调用 Lw_Partition_Get 函数可以获得一个内存分区的内存块,其大小为创建内存分区时指定的大小,调用Lw_Partition_Put 函数将获得的内存块(Lw_Partition_Get 函数获得)返回给内存分区。

注:如果pvBlockNULL,则设置错误号为 ERROR_PARTITION_NULL

2.3      删除内存分区

ULONG  Lw_Partition_Delete (LW_OBJECT_HANDLE   *pulId)

ULONG  Lw_Partition_DeleteEx (LW_OBJECT_HANDLE   *pulId, BOOL  bForce)

如果一个内存分区中有内存块还在被使用,则理论上不应该立刻被删除。如果bForce LW_TRUE,则 Lw_Partition_DeleteEx 忽略该条件直接删除该分区。通常情况下应用程序不应该使用该方式,这可能会导致内存错误。建议一般情况下使用 Lw_Partition_Delete 函数,它相当于下面调用,这样避免释放还在使用的内存。

Lw_Partition_DeleteEx(pulId, LW_FALSE);

3. 定长内存管理使用

比如程序需要创建一个链表,可以使用定长内存管理。如程序清单 3-1所示。

程序清单 3-1  程序代码

#include

#include

 

typedefstruct my_element {

    INTiValue;

} MY_ELEMENET;

 

#define    ELEMENT_MAX (8)

 

/*

 * _G_pucMyElementPool 的地址不满足结构体 MY_ELEMENT 的对齐需求时,在有些硬件上,

 * 访问成员变量 iValue 将产生多字节不对齐访问的错误(典型的硬件平台如 ARM)。

* 应该将_G_pucMyElementPool 的类型定义为UINT8,即单字节访问,逻辑上它的起始地址可以是任  * 何对齐值。

 */

MY_ELEMENET_G_pmyelement[ELEMENT_MAX];

LW_STACK    _G_pucMyElementPool[sizeof(MY_ELEMENET) * ELEMENT_MAX /

                                   sizeof(LW_STACK)];        /*  申请一段内存空间     */

LW_HANDLE    _G_hMyPartition;                                /*  内存管理句柄         */                         

 

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);

    }

    /*

     * 最多能够获得多少个元素内存

     */

    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++;

    }

    /*

     * 在没有全部回收元素内存的情况下删除内存分区

     */

ulError = Lw_Partition_Delete(&_G_hMyPartition); /*无法删除还有未回收所有内存*/

    if (ulError != ERROR_NONE) {

        fprintf(stderr, "delete partition error.\n");

    } else {

        return (0);

    }

    /*

     * 回收内存块返回给内存分区

     */

    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;

        }

    }

    /*

     * 全部回收元素内存后删除内存分区

     */

    ulError = Lw_Partition_Delete(&_G_hMyPartition); /*   可以删除内存分区           */

    if (ulError != ERROR_NONE) {

        fprintf(stderr, "delete partition error.\n");

        return (-1);

    } else {

        fprintf(stderr, "delete partition successfully.\n");

    }

    return (0);

}

内存分区不直接分配内存,它只是提供了一个管理内存的方法。因此在创建内存分区时,需要指定需要管理的内存,该内存由使用的元素(即上面所述的内存块)大小以及元素的最大个数决定。在程序清单 31中,创建了一个最大可以容纳 8 个类型为MY_ELEMENT 对象的内存分区,然后通过获取元素对象、使用元素对象以及删除内存分区三方面展示了SylixOS 内存分区的使用。该程序运行后,结果如下所示: 3-1所示。

SylixOS 定长内存管理_第1张图片

3-1  程序运行结果

从运行结果可以看出,最大元素个数为8个,因此第9次获取元素时会失败。随后使用Lw_Partition_Delete函数删除内存分区,由于此时元素还未被回收,因此删除失败。当回收完全部的元素后,才能成功删除。