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本篇关键词:池头、池体、节头、节块
内存管理相关篇为:
相比动态分配,静态内存池的分配就是个小弟弟,非常的简单,两个结构体 + 一张图 就能说明白。
typedef struct {//静态内存池信息结构体
UINT32 uwBlkSize; /**< Block size | 块大小*/
UINT32 uwBlkNum; /**< Block number | 块数量*/
UINT32 uwBlkCnt; /**< The number of allocated blocks | 已经被分配的块数量*/
LOS_MEMBOX_NODE stFreeList; /**< Free list | 空闲链表*/
} LOS_MEMBOX_INFO;
typedef struct tagMEMBOX_NODE { //内存池中空闲节点的结构,是个单向的链表
struct tagMEMBOX_NODE *pstNext; /**< Free node's pointer to the next node in a memory pool | 指向内存池中下一个空闲节点的指针*/
} LOS_MEMBOX_NODE;
解读
LOS_MEMBOX_INFO
(池头) + [LOS_MEMBOX_NODE
(节头) + data
(节体)] + … + [LOS_MEMBOX_NODE
(节头) + data
(节体)] ,在虚拟地址上它们是连在一起的。stFreeList
将所有空闲节块链接到一起,分配内存根本不需要遍历,stFreeList
指向的下一个不为null
代表还有空闲节块。pstNext
指针,简单但足以。因代码量不大,但很精彩,看这种代码是种享受,本篇详细列出静态内存代码层面的实现,关键处已添加注释。
///初始化一个静态内存池,根据入参设定其起始地址、总大小及每个内存块大小
LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS\_MemboxInit(VOID *pool, UINT32 poolSize, UINT32 blkSize)
{
LOS_MEMBOX_INFO *boxInfo = (LOS_MEMBOX_INFO *)pool;//在内存起始处放置控制头
LOS_MEMBOX_NODE *node = NULL;
//...
UINT32 index;
UINT32 intSave;
MEMBOX_LOCK(intSave);
boxInfo->uwBlkSize = LOS_MEMBOX_ALIGNED(blkSize + OS_MEMBOX_NODE_HEAD_SIZE); //节块总大小(节头+节体)
boxInfo->uwBlkNum = (poolSize - sizeof(LOS_MEMBOX_INFO)) / boxInfo->uwBlkSize;//总节块数量
boxInfo->uwBlkCnt = 0; //已分配的数量
if (boxInfo->uwBlkNum == 0) {//只有0块的情况
MEMBOX_UNLOCK(intSave);
return LOS_NOK;
}
node = (LOS_MEMBOX_NODE *)(boxInfo + 1);//去除池头,找到第一个节块位置
boxInfo->stFreeList.pstNext = node;//池头空闲链表指向第一个节块
for (index = 0; index < boxInfo->uwBlkNum - 1; ++index) {//切割节块,挂入空闲链表
node->pstNext = OS_MEMBOX_NEXT(node, boxInfo->uwBlkSize);//按块大小切割好,统一由pstNext指向
node = node->pstNext;//node存储了下一个节点的地址信息
}
node->pstNext = NULL;//最后一个为null
MEMBOX_UNLOCK(intSave);
return LOS_OK;
}
///从指定的静态内存池中申请一块静态内存块,整个内核源码只有 OsSwtmrScan中用到了静态内存.
LITE_OS_SEC_TEXT VOID *LOS\_MemboxAlloc(VOID *pool)
{
LOS_MEMBOX_INFO *boxInfo = (LOS_MEMBOX_INFO *)pool;
LOS_MEMBOX_NODE *node = NULL;
LOS_MEMBOX_NODE *nodeTmp = NULL;
UINT32 intSave;
if (pool == NULL) {
return NULL;
}
MEMBOX_LOCK(intSave);
node = &(boxInfo->stFreeList);//拿到空闲单链表
if (node->pstNext != NULL) {//不需要遍历链表,因为这是空闲链表
nodeTmp = node->pstNext;//先记录要使用的节点
node->pstNext = nodeTmp->pstNext;//不再空闲了,把节点摘出去了.
OS_MEMBOX_SET_MAGIC(nodeTmp);//为已使用的节块设置魔法数字
boxInfo->uwBlkCnt++;//已使用块数增加
}
MEMBOX_UNLOCK(intSave);
return (nodeTmp == NULL) ? NULL : OS_MEMBOX_USER_ADDR(nodeTmp);//返回可用的虚拟地址
}
/// 释放指定的一块静态内存块
LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS\_MemboxFree(VOID *pool, VOID *box)
{
LOS_MEMBOX_INFO *boxInfo = (LOS_MEMBOX_INFO *)pool;
UINT32 ret = LOS_NOK;
UINT32 intSave;
if ((pool == NULL) || (box == NULL)) {
return LOS_NOK;
}
MEMBOX_LOCK(intSave);
do {
LOS_MEMBOX_NODE *node = OS_MEMBOX_NODE_ADDR(box);//通过节体获取节块首地址
if (OsCheckBoxMem(boxInfo, node) != LOS_OK) {
break;
}
node->pstNext = boxInfo->stFreeList.pstNext;//节块指向空闲链表表头
boxInfo->stFreeList.pstNext = node;//空闲链表表头反指向它,意味节块排到第一,下次申请将首个分配它
boxInfo->uwBlkCnt--;//已经使用的内存块减一
ret = LOS_OK;
} while (0);//将被编译时优化
MEMBOX_UNLOCK(intSave);
return ret;
}
鸿蒙内核目前只有软时钟处理使用了静态内存池,直接上代码
///软时钟初始化 ,注意函数在多CPU情况下会执行多次
STATIC UINT32 SwtmrBaseInit(VOID)
{
UINT32 ret;
UINT32 size = sizeof(SWTMR_CTRL_S) * LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT;
SWTMR_CTRL_S *swtmr = (SWTMR_CTRL_S *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem0, size); /* system resident resource */
if (swtmr == NULL) {
return LOS_ERRNO_SWTMR_NO_MEMORY;
}
(VOID)memset_s(swtmr, size, 0, size);//清0
g_swtmrCBArray = swtmr;//软时钟
LOS_ListInit(&g_swtmrFreeList);//初始化空闲链表
for (UINT16 index = 0; index < LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR_LIMIT; index++, swtmr++) {
swtmr->usTimerID = index;//按顺序赋值
LOS_ListTailInsert(&g_swtmrFreeList, &swtmr->stSortList.sortLinkNode);//通过sortLinkNode将节点挂到空闲链表
}
//想要用静态内存池管理,就必须要使用LOS\_MEMBOX\_SIZE来计算申请的内存大小,因为需要点前缀内存承载头部信息.
size = LOS_MEMBOX_SIZE(sizeof(SwtmrHandlerItem), OS_SWTMR_HANDLE_QUEUE_SIZE);//规划一片内存区域作为软时钟处理函数的静态内存池。
g_swtmrHandlerPool = (UINT8 *)LOS_MemAlloc(m_aucSysMem1, size); /* system resident resource */
if (g_swtmrHandlerPool == NULL) {
return LOS_ERRNO_SWTMR_NO_MEMORY;
}
ret = LOS_MemboxInit(g_swtmrHandlerPool, size, sizeof(SwtmrHandlerItem));
if (ret != LOS_OK) {
return LOS_ERRNO_SWTMR_HANDLER_POOL_NO_MEM;
}
for (UINT16 index = 0; index < LOSCFG_KERNEL_CORE_NUM; index++) {
SwtmrRunQue *srq = &g_swtmrRunQue[index];
/* The linked list of all cores must be initialized at core 0 startup for load balancing */
OsSortLinkInit(&srq->swtmrSortLink);
LOS_ListInit(&srq->swtmrHandlerQueue);
srq->swtmrTask = NULL;
}
SwtmrDebugDataInit();
return LOS_OK;
}
typedef VOID (*SWTMR\_PROC\_FUNC)(UINTPTR arg); //函数指针, 赋值给 SWTMR\_CTRL\_S->pfnHandler,回调处理
typedef struct {//处理软件定时器超时的回调函数的结构体
SWTMR_PROC_FUNC handler; /**< Callback function that handles software timer timeout */ //处理软件定时器超时的回调函数
UINTPTR arg; /**< Parameter passed in when the callback function
that handles software timer timeout is called */ //调用处理软件计时器超时的回调函数时传入的参数
LOS_DL_LIST node;
#ifdef LOSCFG\_SWTMR\_DEBUG
UINT32 swtmrID;
#endif
} SwtmrHandlerItem;
关于软定时器可以查看系列相关篇,请想想为何软件定时器会使用静态内存。
debug
一样,文章内容会存在不少错漏之处,请多包涵,但会反复修正,持续更新,v**.xx
代表文章序号和修改的次数,精雕细琢,言简意赅,力求打造精品内容。按功能模块:
基础知识 | 进程管理 | 任务管理 | 内存管理 |
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双向链表内核概念源码结构地址空间计时单位优雅的宏钩子框架位图管理POSIXmain函数 | 调度故事进程控制块进程空间线性区红黑树进程管理Fork进程进程回收Shell编辑Shell解析 | 任务控制块并发并行就绪队列调度机制任务管理用栈方式软件定时器控制台远程登录协议栈 | 内存规则物理内存内存概念虚实映射页表管理静态分配TLFS算法内存池管理原子操作圆整对齐 |
通讯机制 | 文件系统 | 硬件架构 | 内核汇编 |
通讯总览自旋锁互斥锁快锁使用快锁实现读写锁信号量事件机制信号生产信号消费消息队列消息封装消息映射共享内存 | 文件概念文件故事索引节点VFS文件句柄根文件系统挂载机制管道文件文件映射写时拷贝 | 芯片模式ARM架构指令集协处理器工作模式寄存器多核管理中断概念中断管理 | 编码方式汇编基础汇编传参链接脚本开机启动进程切换任务切换中断切换异常接管缺页中断 |
编译运行 | 调测工具 | ||
编译过程编译构建GN语法忍者无敌ELF格式ELF解析静态链接重定位动态链接进程映像应用启动系统调用VDSO | 模块监控日志跟踪系统安全测试用例 |
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据说喜欢点赞分享的,后来都成了大神。