内存池设计分析(部分).doc

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1、内存池实现方案一方案的整体架构，如下:►

2、block

3、blockJ►blockblockblock图1.内存池架构图结构中主要包含block、list和pool这三个结构体，block结构包含指向实际内存空间的指针，前向和后向指针让block能够组成双向链表；list结构中free指针指向空闲内存块组成的链表，used指针指向程序使川中的内存块组成的链表，size值为内存块的大小，list之间组成单向链pool结构记录list链表的头和尾。内存跟踪策略该方案中，在进行内存分配时，将多申请12个字节，即实际申请的内存大小为所需内存大小+12。在多申请的12个字节中，分别存放对应的l

4、ist指针（4字节）、used指针（4字节）和校验码（4字节）。通过这样设定，我们很容易得到该块内存所在的list和block,校验码起到粗略检查是否出错的作用。该结构图示如下：plistpblockchecksum图2•内存块巾请示意图图中箭头指示的位置为内存块真正开始的位置。内存申请和释放策略申请:根据所申请内存的大小，遍历list链表，查看是否存在相匹配的size；存在匹配size：查看free时候为NULLfree为NULL：使用nicilloc/new申请内存，并将其置于used所指链表的尾部free不为NULL：将free所指链表的头结点移除,放置于used所指链表的

5、尾部不存在匹配size：新建list,使KJmalloc/new申请内存,并将其置于该list的used所指链表尾部返回内存空间指针释放：根据内存跟踪策略，获取list指针和used指针，将其从used指针所指的链表中删除，放置于free指针所指向的链表对方案一的分析对照“内存池设计”一节中提出的问题，我们的方案一有以下特点：1.程序启动后内存池并没有内存块，到程序真正进行内存申请和释放的吋候才接管内存块管理；2.该内存池对到来的申请，对申请大小并不做限制，其为每个size值创建链表进行内存管理；3.该方案没有提供限定内存池人小的功能结合分析，可以得出该方案应用场景如下：程序所巾

6、请的内存块大小比较固定（比如只申请/释放1024bytes或2048bytes的内存），申请和释放的频率基本保持一致。内存池实现方案二1.1将buffer分为四部分，第1部分是mem_pool结构体；第2部分是内存映射表；第3部分是内存chunk结构体缓冲区；第4部分是实际可分配的内存区。整个buffer结构图如图1所示：图1内存buffer结构图第1部分的作用是可以通过该mem_poo1结构体控制整个内存池。第2部分的作用是记录第4部分，即实际可分配的内存区的使用情况。表中的每一个单元表示一个固定大小的内存块（block）,多个连续的block组成一个chunk,每个block

7、的详细结构如图2所示:countstartpmem_chunk图2memoryblock结构图其中count表示该block后面的与该block同属丁一个chunk的bloke的个数，start表示该block所在的chunk的起始block索引。其实start这个域只有在每个chunk的最后一个block中才会用到（用于从当前chunk寻找前一个chunk的起始位置），而pmem_chunk则是一个指针，指向一个mem_chunk结构体。任意一块大小的内存都会被取向上整到block大小的整数倍。第3部分是一个mem_chunkpool,其作用是存储整个程序可用的memchunk

8、结构体。memchunkpool中的mem^chunk被组织成双向链表结构（快速插入和删除）。每个mem_chunk结构图如图3所示：pmemblockothers图3memorychunk结构图其中pmem_block指向该chunk在内存映射表中的位置，others表示其他一些域，不同的实现对应该域的内容略有不同。第4部分就是实际可以被分配给用户的内存。1.2减少内存碎片只能在一定程度上减少内存碎片，并不能彻底消除内存碎片。具体方法如下：在用户释放内存时，尝试将该内存与其相邻的内存合并。如果其相邻内存为未分配内存则合并成功，合并后作为一整块内存使用；如火其相邻内存为已分配内存

9、则不能合并，该释放的内存块作为一个独立的内存块被使用。1・3性能分析链表结构的内存池实现是指将memorychunkset实现为双链表结构。这种方法的优缺点如下：优点：释放内存很快，0(1)复朵度。缺点：分配内存较慢,0(n)复杂度。1.4内存池运行状态转移图绿色表示未使用的内存，红色表示已经使用的内存。其中每个block表示64B,这个值可以根据具体需要设定。初始化pfrcc_mcm_chunk图彳内存池初始化状态申请内存pfrco_mem_chunk图5第1次申请128B内存