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，如表 2-1所示。
表 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。
SylixOS的Lw_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pvBlock为 NULL，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为 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)
/* * 即当_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：如图 3-1所示。
图 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。