内存管理机制

aCoral内存管理机制

aCoral内存管理机制在伙伴系统基础上，采用了位图法方式提高内存分配和回收速度的确定性，更能满足系统实时性的需求。

aCoral内存管理机制分为两级，上一级采用改进的伙伴系统，负责确定要分配的内存的大小，下一级根据上一级确定的大小进行具体物理内存分配。

1. 因为第一级内存管理总会分配2^N大小的内存，解决了系统外部碎片和内部碎片问题。
2. 第二级采用了固定块和可变大小两种内存管理方式。
3. 除内核外，应用程序一般直接使用第一级的伙伴系统。

aCoral第一级内存管理算法

真正的物理内存被分成了两部分，一部分由内存控制块结构所使用，内存初始化函数buddy_init()将逐个初始化这些结构。剩下的内存是用户可用内存。

这些内存被划分为众多基本块，每个基本块的大小通过常量BLOCK_SIZE配置，这些基本内存块是从0到n逐个标记的。这样内存的分配和回收都是基于序列的。

逻辑上这些内存块被组织成了m层，最大层数m通过LEVEL配置，第0层每个内存块大小为BLOCK_SIZE，第1层每个内存块大小为2*BLOCK_SIZE，到第n层内存块大小为BLOCK_SIZE<

aCoral第二级内存管理算法

内存资源池存储管理

内存资源池管理属于固定大小内存管理系统，内存池中内存块的分配和回收是基于第一级内存管理系统的，因为内存池中的内存块时由第一级内存管理的。

内存池资源管理系统主要用于操作系统的一些常用结构的内存管理。
例如，线程控制块TCB、事件控制块ECB等，这些结构在系统运行过程中，比如会用到，而且会频繁地建立和释放。

使用第一级管理系统当然可以满足这些需求，为什么还要用的内存资源池这种机制进一步管理这些结构，对其进行内存分配和回收呢？

虽然第一级内存管理算法单次分配和回收内存的效率已经很高，但是频繁地回收和释放还是要消耗一定的时间。如果可以事先分配一些常用结构大小的内存，并把他们组织起来形成内存资源池，那么当操作系统真正需要的时候只需要将这些指针返回即可。在操作系统使用完这些结构并且销毁时，就可以把这些结构所占用的内存还给内存资源池，而不用进行真正的内存回收。

每一类资源[如线程控制块TCB结构（aCoral定义了六种资源类型）]可以拥有多个资源池Pool，每个资源池只为一种类型的资源所使用（内存体现就是相同大小内存块）。

资源控制块Pool_ctrl负责一类资源的管理，一个资源池控制块会对应多个资源池，如图所示就包括两个资源池Pool1、Pool2。

开始的时候，系统会根据需要为每一类资源控制块（如TCB）分配一些资源池，一旦资源池的资源用完时，可以重新申请一个资源池，然后挂载到空闲资源池链表上。每个资源池对应一个Pool结构，这个结构有两个重要的指针base_adr和res_free，分别用来指向资源对象数组的基址和空闲资源对象，每个资源对象对应一个资源控制块，如线程控制块TCB。如果某资源池的资源对象都用完时，res_free会指向NULL。

typedef struct {
  unsigned int type;
  unsigned int size;            ///
  unsigned int num_per_pool;    ///
  unsigned int num;             ///
  unsigned int max_pools;       ///
  acoral_list_t *free_pools;
  acoral_list_t *pools,list[2];
  unsigned char *name;
}acoral_pool_ctrl_t;

/**
 * @brief  资源池
*/
typedef struct {
   void *base_adr; ///<这个有两个作用，在为空闲的时候,它指向下一个pool，否则为它管理的资源的基地址
   void *res_free;
   int id;
   unsigned int size;
   unsigned int num;
   unsigned int position;
   unsigned int free_num;
   acoral_pool_ctrl_t *ctrl;
   acoral_list_t ctrl_list;
   acoral_list_t free_list;
}acoral_pool_t;

为了实现资源池的管理，aCoral定义了资源对象。

typedef union {
   int id; //资源ID，当资源池空闲时，ID的高16位表示该资源对象在资源池的编号
   int next_id;
}acoral_res_t;