嵌入式实时系统中动态内存管理算法的设计与实现-论文.pdf

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1、计算机与现代化2015年第7期JISUANJIYUXIANDAIHUA第239期文章编号：1006-2475(2015)07-0103-05嵌入式实时系统中动态内存管理算法的设计与实现沈非一，张延园，林奕(西北工业大学计算机学院，陕西西安710129)摘要：嵌入式实时系统中内存管理是非常重要的组成部分，在兼顾实时性和内存碎片率指标的要求下，本文基于伙伴系统和TLSF算法设计一种新的动态内存管理算法。该算法对于小块内存和大块内存采取不同的处理方式，小块内存利用伙伴算法管理，大块内存利用二级分段索引管理并调整二级索引的分配和释放队列顺序，同时对内存的分割条件予以限定。算法选用ixCos．II

2、I操作系统作为实验平台，在系统原有的内存管理算法基础上进行实现，实验结果表明该算法具有较好的时间和碎片率综合性能。目前该算法已经得到了实际应用。关键词：动态内存管理；IxCos．III；伙伴系统；TLSF中图分类号：TP316文献标识码：Adoi：i0．3969／j．issn．1006-2475．2015．07．023ADynamicMemoryManagementMethodBasedon~c／osSHENFei-yi，ZHANGYan-yuan，LINYi(CollegeofComputerScience，No~hwesternPolytechnicalUniversity，Xi’a

3、n710129，China)Abstract：Memorymanagementisimportantinreal—timesystem．Thispaperdevelopsanewdynamicmemorymanagementalgo—rithmbasedonBuddysystemandTLSFalgorithmonconsiderationofbothreal—timeandfragmentationrate．Thenewalgorithmdealswithlargeandsmallpiecesofmemo~indifferentways．Buddysystemisusedtomanag

4、esmallpieceswhilelargeonesareorganizedbytwo—levelsegregatingindices．ThispaperperformsexperimentalstudyonIxCos—IIIOSbyimplementingthenewmethodandwhichshowsgoodperformanceinbothtime—consumingandfragmentationrate．Atpresentthemethodhasbeenap-pliedtoanactualproject．Keywords：dynamicmemo~management；txCo

5、s-III；Buddysystem；TLSF实时性能受到一定的影响，算法的碎片率和时间性能0引言将成为主要的指标。由于嵌入式环境中拥有的系统资源通常比较小，典型的动态内存管理算法有2J：顺序适配(se—尤其是内存资源非常宝贵，因此内存的利用率将会成quentiMFit)、分段空闲链表(SegregatedFreeLists)、为嵌入式系统性能的重要瓶颈。内存管理是操作系伙伴系统(BuddySystem)、二级分段匹配算法(Two统的核心模块之一，主要负责组织与调度内存的分配LevelSegregateFit)等_3J。结合一些常见的底层结构和释放操作，以供内核程序和应用程序使用⋯。策略，

6、如：空闲链表、边界标记、位图、延迟合并等。静态内存分配要求编译时将程序运行所需要的衡量一个动态内存管理算法的优劣主要从2个内存确定好，在整个程序运行过程中不再进行分配和方面进行考察：释放。而动态内存分配可以根据程序执行过程中所1)实时性。嵌入式系统为了保证实时性，要求需的内存大小在运行时进行分配。因此相比于静态内存分配过程要尽可能地快，确保系统能够及时响分配，动态分配更加灵活，内存的利用率更高。但是应，同时在最坏情况下要使得运行时间有界。动态分配在分配时需要消耗更多的时间，使得系统的2)内存碎片率J。主要考察系统的内部碎片收稿日期：2015-03-09基金项目：国家自然科学基金资助项目(

7、61272123)作者简介：沈非一(1990-)，男，江苏常州人，西北工业大学计算机学院硕士研究生，研究方向：实时存储；张延园(1954-)，男，教授，硕士生导师，硕士，研究方向：软件工程，网络软件，存储网络；林奕(1976一)，男，副教授，硕士生导师，博士，研究方向：网络存储，实时存储。计算机与现代化2015年第7期率，与内存的利用率等价J。外部碎片在不同大小O(1)。同时采用FIFO和LIFO的方式对二级索引下的内存申请中定义有