基于VxWorks的软件开发平台内存管理模块的设计与实现.pdf

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基于VxWorks的软件开发平台内存管理模块的设计与实现贺冰琰，洪联系1内存分配子模块设计台给出新的内存管理实现方法：采用两套完全独立的内存池集——进程通信内存池集和应用内(集美大学计算机工程学院，福建厦f-／361021)要：因VxWorks自身提供的内存管理函数采用first-fit算法，不能满足通信应用领域软件对内存管理的高实时性和内存利用率的要求．为了解决该问题，基于VxWorks软件开发平存池集，平台直接管理内存。为整个系统提供高效的动态内存管理机制，使新定义的内存管理模关键词：嵌入式操作系统：操作系统封装层：内存管理；VxWorks目前，嵌入式软件在软件业中的比重正逐渐加大，所使用的操作系统一般是嵌入式实时多任务操作系统．嵌人式系统的硬件环境多样性、硬软件紧密耦合性及严格的实时性等特点决定了所使用的操作系统不选用的嵌入式操作系统进行再封装成为必要．所谓嵌入式操作系统的封装是指为了能缩短特定领域的嵌入式系统软件的开发周期，增强嵌入式操作系统功能和实现嵌入式程序的可移植性、可维护性和代码继承性而对所使用的特定嵌入式操作系统的再“加工”u1．嵌入式操作系统封装层的目的之一是对上层应用屏蔽底层硬件、OS、网络的差别，给上层应用软件提供统一规范的调用接口，大大降低了应用软件开发人员的开发难度，也使开发出的应用软件有较好的跨平台性、可移植性、可维护性和代码继承性．而本文提到的软件开发平台完成了对嵌入式操作系统的封装．封装层位于嵌入式操作系统与应用程序之间，封装层一般会对进程调度、内存分配等核心功能进行重新定义和优化以适应特定应用领域的开发下面以通信类嵌入式设备应用领域为背景来讨论该平台内存管理模块设计方案和实现．VxWorks自身提供的内存管理函数采用first-fit算法[23．该算法在搜索可用的内存块时，从空闲队列头开始进行搜索，当找到第一个空间足够的空闲内存块时，即将该空闲块分配给其使用，剩余部分重新加入空闲队列．这种算法不适用于通信系统．采用first—fit算法，一是内存分配的实时性得不到保证。具体的搜索时间和已分配的内存块个数成O(N)的关系，二是会产生内存碎片．对于长期运行、实时性要求高的系统，必须自己对内存进行管理．内存管理模块主要由内存分配和内存保护两个相互独立的子模块组成，图第2l卷第3期2008年9月海南师范大学学报(自然科学版)Science)摘块更适合通信产品应用领域的嵌入式软件开发．中图分类号：rIP文献标识码：A文章编号：1671—8747(2008)03—0268—05可能象UNIX，WINDOWS等通用操作系统那样具有方方面面较强的功能．这使得针对特定领域的应用对需求．JournalNormalUniversity(Natural收稿151期：2008—05—28基金项目：福建省教育厅2007年第一批B类科技项目0807132)ofHainanV01．21No．3Sep．2008311
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荟InitMemPl(T_UBInfo*ptUBInf0)；传人参数：ptUBIn缸一指向内存池集的配置信息．贺冰琰等：基于VxWorks的软件开发平台内存管理模块的设计与实现1是本模块在平台中的位置．内存分配子模块按用途，可以分为如下三个部分：1)进程通信使用内存(消息构造时由通信模块为消息分配内存空间，消息处理完毕，由调度模块释放占用的内存空间)；2)上层应用使用内存；3)全局内存分配(只在初始化的时候使用，一般的应用场合不使用)．内存保护子模块包括三个部分，1)UB(UserBuffer)保护；2)进程栈和私有数据区的保护；3)全局变量的保护，需要应用配合完成．内存分配子模块主要实现对堆的动态申请和释放，它给上层应用提供两类接口：一个用于申请内存，一个用于释放内存．内存分配子模块的设计目标是保证动态申请内存和释放内存的实时性，将内存碎片限制在可控的范围之内．内存分配子模块基于内存池集机制(3]．对不同的应用场合，使用不同的内存池集．平台使用两套完全独立的内存池集，即进程通信内存池集和应用内存池集．进程通信内存池集为进程间通信提供内存申请支持，这是平台内部自己使用的内存池集，不对外开放．应用内存池集为上层应用提供高效的动态内存申请机制．每个内存池集被分成若干个内存池，每个内存池包含相等数目的内存块和内存头，同一内存池中的内存块尺寸相同．内存池由循环队列进行管理。以达到实时性．内存块的尺寸的最小单位，内存块的尺寸从64字节按2的倍数增长，其大小没有限制．内存块个数可以_SPAN根据应用需要在文件中自行配置．引入循环队列可以加快内存块的申请和释放．除去信号量等待的情况，每次申请内存块的时间是一样的．上层应用如果需要使用到内存的动态申请，仍然采用内存池集管理机制．进程通信内存池集和应用内