SylixOS 定长内存管理

来源：互联网发布：西门子工控淘宝旗舰店编辑：程序博客网时间：2024/06/07 21:42

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<SylixOS.h>

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<stdio.h>

#include<SylixOS.h>

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。

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