R TOS動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理機(jī)制的優(yōu)化設(shè)計(jì)

圖7是對(duì)小塊內(nèi)存操作算法的簡(jiǎn)單模擬。小塊內(nèi)存緩存區(qū)從上到下依次緩存512～64字節(jié)的內(nèi)存塊。有4個(gè)操作過(guò)程：分配64字節(jié)→分配128字節(jié)→回收64字節(jié)→回收128字節(jié)。

①分配64字節(jié)。初始狀態(tài)小塊內(nèi)存緩存區(qū)為空，此時(shí)將會(huì)執(zhí)行大塊內(nèi)存分配操作并將1 KB內(nèi)存分割緩存到小塊內(nèi)存緩存區(qū)。在分配64字節(jié)內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)探測(cè)到了128字節(jié)、256字節(jié)和512字節(jié)處的緩存區(qū)已經(jīng)處于饑餓狀態(tài)，因此也將會(huì)分配其緩存區(qū)1塊內(nèi)存。
②分配128字節(jié)。由于系統(tǒng)存在該大小的緩存，因此直接獲取并返回。
③回收64字節(jié)。由于釋放后，系統(tǒng)中64字節(jié)大小的內(nèi)存塊可以合并，因此合并后鏈入上一級(jí)緩存區(qū)。
④回收128字節(jié)。內(nèi)存塊再次進(jìn)行合并操作，最終調(diào)用大塊內(nèi)存釋放操作，從而回到原始態(tài)。
圖7所示的內(nèi)存操作只是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的模擬，實(shí)際系統(tǒng)內(nèi)存的分配和回收是非常復(fù)雜和不確定的，而小塊內(nèi)存動(dòng)態(tài)緩存分配機(jī)制的性能在這種情況下表現(xiàn)得尤為突出。總體而言其具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：
①快速性。因?yàn)槭褂昧司彺鏅C(jī)制，所以在大部分情況下，小塊內(nèi)存釋放后依舊在緩存區(qū)中，當(dāng)系統(tǒng)再次分配該大小的內(nèi)存塊時(shí)就極為快速。
②自適應(yīng)性。在分配小塊內(nèi)存的過(guò)程中，算法能檢測(cè)出處于饑餓狀態(tài)的內(nèi)存塊大小，并依次為它們所在的緩存區(qū)分配1塊相應(yīng)大小的內(nèi)存塊。
③動(dòng)態(tài)性。在小塊內(nèi)存的回收過(guò)程中，該算法將對(duì)內(nèi)存塊進(jìn)行合并重組。假若某時(shí)刻先前從大塊內(nèi)存中分配的1 KB內(nèi)存塊全部被小內(nèi)存塊釋放，其經(jīng)過(guò)重組后必定能重新添加到大內(nèi)存塊存儲(chǔ)區(qū)。

3 優(yōu)化后的系統(tǒng)內(nèi)存管理機(jī)制
圖8和圖9分別是優(yōu)化后系統(tǒng)分配和回收內(nèi)存的算法，圖中的max代表的是小塊內(nèi)存的最大值。當(dāng)不能得到所需的小塊內(nèi)存，或者釋放小塊內(nèi)存最終合并成大塊內(nèi)存時(shí)，分別調(diào)用大塊內(nèi)存分配和釋放操作，從而保證小塊內(nèi)存和大塊內(nèi)存操作能很好地協(xié)作，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

結(jié) 語(yǔ)
盡管在引入小塊內(nèi)存動(dòng)態(tài)緩存分配機(jī)制后，系統(tǒng)在分配小塊內(nèi)存時(shí)會(huì)存在一定的內(nèi)存內(nèi)部碎片，但由于小塊內(nèi)存本身很小以及大塊內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分區(qū)管理機(jī)制，很好地降低了系統(tǒng)中由于存在內(nèi)存碎片而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際模擬測(cè)驗(yàn)1中，經(jīng)優(yōu)化過(guò)的動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理機(jī)制能在一定程度上提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性及可靠性，在嵌入式RTOS的設(shè)計(jì)中具有實(shí)際的意義。