專利名稱：內(nèi)存管理方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)存管理方法，尤其是一種可用于嵌入式系統(tǒng)使用的內(nèi)存 管理方法。
背景技術(shù)：
隨著計算機微處理器的技術(shù)發(fā)展以及計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，使得嵌入式
系統(tǒng)的功能越來越強大同時應用范圍越來越廣泛。而基于網(wǎng)絡的^L頻監(jiān)控系統(tǒng) 為了提高其自身的系統(tǒng)性能，便使用了嵌入式系統(tǒng)于其中。
進一步的，嵌入式應用系統(tǒng)為了更好的運行其設定功能，其對內(nèi)存管理 就有以下要求。
實時性。從實時性的角度出發(fā)，要求內(nèi)存分配過程要盡可能地快。因此， 在嵌入式系統(tǒng)中，不會釆用通用操作系統(tǒng)的一些復雜而完善的內(nèi)存分配策略， 一般沒有段頁式的虛存管理機制。而是采用簡單、快速的內(nèi)存分配方案，其 分配方案也因程序?qū)崟r性的要求而異。
可靠性。嵌入式系統(tǒng)應用的環(huán)境千變?nèi)f化，在有些特定情況下，對系統(tǒng) 的可靠性要求極高，內(nèi)存分配的請求必須得到滿足，如果分配失敗則可能會 帶來災難性的后果。
高效性。內(nèi)存分配要盡可能地減少浪費，不能為了保證滿足所有的內(nèi)存 分配請求而將內(nèi)存配置的很大。這是因為， 一方面，嵌入式系統(tǒng)對成本的要 求使得內(nèi)存只是它的一種很有限的資源；另一方面，即使不考慮成本的因素， 系統(tǒng)硬件環(huán)境有限的空間和有限的板面積決定了可配置的內(nèi)存容量是很有限 的。因此，業(yè)界巫待提出一種新的用于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理方法，《吏得其可 有效的實現(xiàn)上迷要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種內(nèi)存管理方法，其可被用于 嵌入式系統(tǒng)使用。該方法可以在嵌入式系統(tǒng)的程序啟動時分配并初始化程序 要用到的內(nèi)存空間，通過相應的算法可以高效地完成內(nèi)存的分配、回收工作。
為了達到上述目的，本發(fā)明的一個實施方式提供了一種內(nèi)存管理方法， 其中涉及的內(nèi)存區(qū)域被劃分為若干個內(nèi)存分區(qū)，每個內(nèi)存分區(qū)被劃分為若千 個單元內(nèi)存塊，每個內(nèi)存分區(qū)內(nèi)的單元內(nèi)存塊的容量相同，而各內(nèi)存分區(qū)中 的單元內(nèi)存塊的容量不同。該方法包括有以下步驟。接收包括有內(nèi)存需求容 量的內(nèi)存分配請求。找到其內(nèi)的單元內(nèi)存塊的容量大于該內(nèi)存需求容量且最 小的內(nèi)存分區(qū)。在該找到的內(nèi)存分區(qū)內(nèi)找到使用狀態(tài)為未使用的單元內(nèi)存塊， 并將該找到的未使用的單元內(nèi)存塊分配給此次內(nèi)存分配請求，將被分配出的 單元內(nèi)存塊的使用狀態(tài)修改為已使用。接收用于釋放指定單元內(nèi)存塊的內(nèi)存 釋放請求。找到該需要釋放指定單元內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)。在該找到的內(nèi) 存分區(qū)內(nèi)找到該需要釋放的指定單元內(nèi)存塊，釋放該指定單元內(nèi)存塊，將被 釋放的單元內(nèi)存塊的使用狀態(tài)修改為未使用。
進一步的，在不同實施方式中，各內(nèi)存分區(qū)都有各自的內(nèi)存管理參數(shù)， 其包括可用內(nèi)存塊數(shù)量索引、未使用內(nèi)存塊索引、釋放內(nèi)存塊索引以及釋放 內(nèi)存塊存儲棧。其中可用內(nèi)存塊數(shù)量索引用于表明本內(nèi)存分區(qū)內(nèi)使用狀態(tài)為 未使用的可用于分配的單元內(nèi)存塊數(shù)量。未使用內(nèi)存塊索引則是用于存儲本 內(nèi)存分區(qū)內(nèi)未使用的單元內(nèi)存塊編號。釋放內(nèi)存塊索引以及釋放內(nèi)存塊存儲 棧則都是用于存儲本內(nèi)存分區(qū)內(nèi)釋放的單元內(nèi)存塊編號，其中釋放內(nèi)存塊存 儲棧則是在釋放內(nèi)存塊索引存儲了 一個釋放單元內(nèi)存塊之后，再進行其它的 釋放單元內(nèi)存塊編號的存儲。
7進一步的，在不同實施方式中，在步驟B后，根據(jù)找到的內(nèi)存分區(qū)的可 用內(nèi)存塊數(shù)量索引判斷找到的內(nèi)存分區(qū)內(nèi)是否還有可用單元內(nèi)存塊，如果有， 則進入步驟C;如果否，則找到相鄰的下一個內(nèi)存分區(qū)，并再次根據(jù)找到的 內(nèi)存分區(qū)的可用內(nèi)存塊數(shù)量索引判斷該內(nèi)存分區(qū)內(nèi)是否有可用單元內(nèi)存塊， 如果有，則進入步驟C;否則繼續(xù)重復上述步驟直到找到具有可用單元內(nèi)存 塊的內(nèi)存分區(qū)并進入步驟C;
步驟C包括查看找到的內(nèi)存分區(qū)的釋放內(nèi)存塊索引是否為空，如果不 為空，則將其內(nèi)存儲的釋放單元內(nèi)存塊編號對應的單元內(nèi)存塊分配給該內(nèi)存 分配請求，將分配出的單元內(nèi)存塊的狀態(tài)修改為使用，查看釋放內(nèi)存塊存儲 棧內(nèi)是否存儲有釋放單元內(nèi)存塊編號，如果有，則將釋放內(nèi)存塊存儲棧中存
儲的一個釋放單元內(nèi)存塊的編號賦值給釋放內(nèi)存塊索引；如果沒有，則將釋
放內(nèi)存塊索引的值修改為空值，并將分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引的數(shù)值減1。 如果釋放內(nèi)存塊索引為空值，則將未使用內(nèi)存塊索引內(nèi)存儲的從未使用的單 元內(nèi)存塊的編號所對應的單元內(nèi)存塊分配給內(nèi)存分配請求，然后將分區(qū)內(nèi)下 一個從未使用的單元內(nèi)存塊編號賦值給未使用內(nèi)存塊索引，將被分配出的單 元內(nèi)存塊的使用狀態(tài)修改為已使用。最后將可用內(nèi)存塊數(shù)量索引的數(shù)值減1。
步驟F包括在找到的內(nèi)存分區(qū)內(nèi)找到需要釋放指定單元內(nèi)存塊，釋放 該指定單元內(nèi)存塊，將被釋放的單元內(nèi)存塊的使用狀態(tài)修改為未使用，在釋
放內(nèi)存塊索引為空值時，將被釋放的單元內(nèi)存塊的編號賦值給釋放內(nèi)存塊索 引。在釋放內(nèi)存塊索引不為空值時，將被釋放的單元內(nèi)存塊的編號存入釋放 內(nèi)存塊存儲棧中。最后將內(nèi)存分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引數(shù)值加1。
進一步的，在不同實施方式中，提供的內(nèi)存區(qū)域的大小是根據(jù)預定運行 的若干系統(tǒng)程序所需內(nèi)存的總需求大小計算得出，其為根據(jù)各程序的內(nèi)存需 求的數(shù)值，將其分在至少兩個數(shù)值范圍內(nèi)，以各數(shù)值范圍的最大值為單元值 以及落于其內(nèi)的數(shù)值的數(shù)量兩者的乘積，計算出系統(tǒng)程序的內(nèi)存總需求的最 大值，然后根據(jù)這個最大值提供相應數(shù)值的內(nèi)存區(qū)域。進一步的，在不同實施方式中，提供的內(nèi)存區(qū)域的各分區(qū)的排列方式為 按各內(nèi)存分區(qū)的單元內(nèi)存塊的大小進行順序排列。
進一步的，在不同實施方式中，步驟B包括，根據(jù)二分法進行內(nèi)存請求 數(shù)值與提供的內(nèi)存區(qū)域包括的單元內(nèi)存塊數(shù)值間的比較，其為在初始時，選 擇最小的單元內(nèi)存塊的值為起始值，最大單元內(nèi)存塊的值為終點值，然后選 擇處于兩者之間的初始中間值與其進行比較；當其大于初始中間值時，則選 擇初始中間值為起始值，原終點值為終點值，然后與這兩者之間的中間值進 行比較；若其小于初始中間值時，則選擇初始中間值為終點值，原起始值為 起始值，然后與這兩者間的中間值進行比較，依次類推，直到最終起始值和 最終終點值之間只有一個數(shù)值為止，其為最終中間值，這時，若請求數(shù)值大 于最終中間值，則選擇數(shù)值為最終終點值的單元內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)；若 其小于，則選擇數(shù)值為最終中間值的單元內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)。
進一步的，在不同實施方式中，其還包括記錄各內(nèi)存分區(qū)及其下各內(nèi)存 單元塊的地址信息。步驟E包括，檢查釋放單元內(nèi)存塊的地址信息，將其起 始地址信息與各內(nèi)存分區(qū)的起始地址進行比較，當兩者比較一致時，則找到 其所屬內(nèi)存分區(qū)。
進一步的，在不同實施方式中，其還包括有以下步驟，在各內(nèi)存分區(qū)內(nèi) 定義未使用內(nèi)存塊索引，其用于存儲分區(qū)內(nèi)第一個從未使用過的單元內(nèi)存塊 的編號。當對應于其內(nèi)存儲的單元內(nèi)存塊編號的單元內(nèi)存塊被分配出去之后， 其會存儲分區(qū)內(nèi)下一個未使用單元內(nèi)存塊的編號。
進一步的，在不同實施方式中，其還包括有以下步驟，在各內(nèi)存分區(qū)內(nèi) 定義釋放內(nèi)存塊索引，用于存儲屬于該內(nèi)存分區(qū)的，因系統(tǒng)程序終止而釋放 出的單元內(nèi)存塊的編號。當需要分配單元內(nèi)存塊時，會先檢查釋放內(nèi)存塊索 引內(nèi)是否存儲有釋放的的單元內(nèi)存塊編號，若有，則將其對應的單元內(nèi)存塊 分配給內(nèi)存需求，然后將釋放內(nèi)存塊索引的附值修改為空值。進一步的，在不同實施方式中，其還包括有以下步驟，在各內(nèi)存分區(qū)內(nèi) 定義分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引，用于記錄該內(nèi)存分區(qū)內(nèi)的全部可用于分配 出的單元內(nèi)存塊的數(shù)量，并在該分區(qū)內(nèi)有內(nèi)存塊被分配出去之后，將該數(shù)值
減1;在進行內(nèi)存分區(qū)內(nèi)單元存塊分配時，當發(fā)現(xiàn)該分區(qū)內(nèi)的用于記錄該分 區(qū)可用內(nèi)存塊數(shù)量的索引的數(shù)值為空值時，則選擇其下一個內(nèi)存分區(qū)進行內(nèi) 存塊的分配。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明涉及的可用于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理方法，可 有效的實現(xiàn)系統(tǒng)對于內(nèi)存實時性、可靠性及高效性方面的要求，進而提高了 系統(tǒng)的運行效率。同時采用針對程序特點的內(nèi)存布局，通過筒單的算法高效 的對內(nèi)存進行分配和回收，并可以檢測是否發(fā)生內(nèi)存錯誤。
附困說明


圖1是本發(fā)明的一個實施方式涉及的內(nèi)存管理方法的流程圖2是使用本發(fā)明涉及的內(nèi)存管理方法進行內(nèi)存分區(qū)劃分結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
在一個實施方式中，請參閱圖1所示，本發(fā)明涉及的內(nèi)存管理方法100， 其包括有以下步驟，初始化內(nèi)存過程102 (以下簡稱步驟102)、判斷是分配 內(nèi)存塊請求還是釋放內(nèi)存塊請求104(以下簡稱步驟104)，若是分配單元內(nèi) 存塊請求，則接下來包括以下步驟定位內(nèi)存分區(qū)106(以下筒稱步驟106)、 在定位的內(nèi)存分區(qū)內(nèi)定位內(nèi)存分塊108(以下筒稱步驟108)、返回定位的內(nèi) 存分塊的地址，并記錄相應參數(shù)IIO(以下簡稱步驟110);若是釋放內(nèi)存塊 請求，則接下來包括定位到內(nèi)存分區(qū)的相應單元內(nèi)存塊112(以下筒稱步驟 112)以及釋放相應的內(nèi)存分塊，并記錄相關(guān)信息114 (以下筒稱步驟114)。
其中在步驟102中，其包括有一個提供內(nèi)存區(qū)域并將內(nèi)存區(qū)域劃分成若
10干個內(nèi)存分區(qū)以及將每個內(nèi)存分區(qū)劃分為若干單元內(nèi)存塊的過程，以及記錄 提供的內(nèi)存區(qū)域的地址并為每個內(nèi)存分區(qū)設定內(nèi)存管理參數(shù)的過程。
提供的具有一定容量的內(nèi)存區(qū)域的數(shù)值可以是根據(jù)一定的計算方式得出 的。例如，在一個實施方式中，其可以是通過使用其的系統(tǒng)，在分析系統(tǒng)程 序的使用需求后計算得出。具體可以是，首先采用操作系統(tǒng)自身的內(nèi)存分配 及釋放接口或是其它內(nèi)存管理接口運行程序，記錄各個程序所需的動態(tài)內(nèi)存 的值。然后根據(jù)各程序所需動態(tài)內(nèi)存的值得到這些程序在不同數(shù)值范閨內(nèi)的 數(shù)值分布。然后根據(jù)以上劃分出的數(shù)值范圍，以各數(shù)值范圍的最大值為一個
可分配出的單元內(nèi)存塊的值，例如，分別為MBS1、 MBS2......MBSn,若各
數(shù)值范圍內(nèi)所包括的程序的數(shù)量分別為Mi、 M2......Mn。則內(nèi)存總體需求量
的最大值可依照公式MaxMem = MBS1*M1+ MBS2*M2+..... MBSn*Mn計算 出。如此，提供的內(nèi)存區(qū)域的數(shù)值大小及劃分出的分區(qū)數(shù)量及大小，以及各 分區(qū)內(nèi)包括的單元內(nèi)存塊的大小及數(shù)量都可以通過上述計算式得出。劃分出 的內(nèi)存分區(qū)通常是按分區(qū)單元內(nèi)存塊的大小，按大小數(shù)序排列，也就是說具 有最小數(shù)值單元內(nèi)存塊的內(nèi)存分區(qū)會在各分區(qū)的最前面，而具有最大數(shù)值單 元內(nèi)存塊的分區(qū)會在各分區(qū)的最后面，其他分區(qū)按照其單元內(nèi)存塊數(shù)值的大 小依次排在這兩者之間。提供的內(nèi)存區(qū)域的劃分結(jié)構(gòu)示意圖，具體請參閱圖 2所示。
在一個優(yōu)選的實施例中，為了確保運行程序的內(nèi)存足夠，應該使各分配 內(nèi)存塊的數(shù)值比程序運行時需要的大一些。也就是說，各數(shù)值范圍取的最大 值最好大于落于該數(shù)值范圍內(nèi)的最大的程序所需內(nèi)存的數(shù)值。
進一步的，還要記錄提供的內(nèi)存區(qū)域的起始地址，這是為了在后續(xù)分配 各分區(qū)單元內(nèi)存塊時，提供便利。例如，設其為pMemBase。那么該地址同 時也是分配內(nèi)存塊MBS所在內(nèi)存分區(qū)的起始地址pMemBasel。那么可計算 得出內(nèi)存塊MBS2所在內(nèi)存分區(qū)起始地址為pMemBase2 = pMemBasel +
iiMBSPM1。其它分配內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)的起始地址可依此方式分別計算 出，并可進而得出各分區(qū)內(nèi)各單元內(nèi)存塊的地址。
在劃分出的各內(nèi)存分區(qū)內(nèi)定義的內(nèi)存管理參數(shù)，其包括有從未使用內(nèi)存 塊索引、釋放內(nèi)存塊索引、釋放內(nèi)存塊存儲棧以及可用內(nèi)存塊數(shù)量索引。
其中從未使用內(nèi)存塊索引，在初始時，其內(nèi)會存儲本分區(qū)內(nèi)第一個從未 使用的單元內(nèi)存塊的編號。在分配過程中，當對應其所存儲編號的單元內(nèi)存 塊被分配出去后，其會存儲本分區(qū)內(nèi)下一個從未使用單元內(nèi)存塊的編號，直 到本分區(qū)內(nèi)不在有從未使用過的單元內(nèi)存塊為止。例如，在一個實施方式中， 從未使用內(nèi)存塊索引的初始值為0，每次分配出其所指向的單元內(nèi)存塊后， 其數(shù)值加1，直到本內(nèi)存分區(qū)內(nèi)全部從未使用的單元內(nèi)存塊被分配完畢后， 其數(shù)值變?yōu)樵摲謪^(qū)包括的全部單元內(nèi)存塊的數(shù)量值，表示此分區(qū)內(nèi)已沒有從 未使用過的內(nèi)存塊。同時，也就不能在使用其進行分區(qū)內(nèi)單元內(nèi)存塊的分配。
定義釋放內(nèi)存塊索引是固為，系統(tǒng)為使用程序而分配內(nèi)存塊，同樣會因 為終止程序而釋放出其所占用的內(nèi)存塊。為提高系統(tǒng)內(nèi)存的利用率，也需要 有效的利用這些因程序終止而釋放出的內(nèi)存容量。其內(nèi)可存儲有一個釋放單 元內(nèi)存塊的編號。在一個實施方式中，存儲的釋放單元內(nèi)存塊編號可以是其 地址信息。其初始值可以為-i,但不限于。
定義釋放內(nèi)存塊存儲棧是因為， 一個內(nèi)存分區(qū)一般會包括有若干個單元 內(nèi)存塊。在同一個分區(qū)內(nèi)的多個單元內(nèi)存塊被分配出去^吏用后，當使用這些 單元內(nèi)存塊的程序終止時，就會釋放出多個單元內(nèi)存塊，而釋放內(nèi)存塊索引 只能存儲一個釋放的單元內(nèi)存塊的編號，為了有效管理這些釋放出的內(nèi)存塊 編號，也就需要在各內(nèi)存分區(qū)內(nèi)設置一個釋放內(nèi)存塊存儲棧，用來存儲屬于 該內(nèi)存分區(qū)的被釋放出的多個單元內(nèi)存塊的編號。進一步的，各分區(qū)內(nèi)用于 存儲釋放內(nèi)存塊編號的棧，可以是在該分區(qū)內(nèi)的釋放內(nèi)存塊索引內(nèi)存儲有釋 放單元內(nèi)存塊編號時，才可以進行釋放單元內(nèi)存塊編號的存儲。定義分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引，是為了管理各分區(qū)內(nèi)可用于分配出去 的內(nèi)存塊(包括從未分配出的內(nèi)存塊的數(shù)量及釋放出的內(nèi)存塊的數(shù)量)的數(shù) 量，其起始數(shù)值，也就是該內(nèi)存分區(qū)所包括的4^內(nèi)存塊的數(shù)量。當其在使 用過程中，其數(shù)量會因為本分區(qū)內(nèi)單元內(nèi)存塊的分配使用而減少，例如，每 分配出去一個單元內(nèi)存塊，其數(shù)值會減1。當分區(qū)內(nèi)有被占用的單元內(nèi)存塊 被釋放時，其數(shù)值也會加1。當其為空值時，則表明本分區(qū)內(nèi)全部內(nèi)存塊均 被使用，而不能在提供單元內(nèi)存塊供使用，
當內(nèi)存初始化過程之后，會接到分配內(nèi)存塊的請求，以及在運行一段時 間后，會接到因程序中止而釋放其所占用的單元內(nèi)存塊的請求，也就是步驟
104。以下將分別對這兩種情況加以i^明。
當接到的是內(nèi)存塊分配請求時，則在步驟106中，其會先將內(nèi)存需求的 數(shù)值與各分區(qū)內(nèi)存塊的數(shù)值大小進行比較，按照最小滿足原則，選擇最小的
大于該內(nèi)存需求的單元內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)進行單元內(nèi)存塊分配。在比較 過程中，若提供的內(nèi)存區(qū)域劃分出的內(nèi)存分區(qū)的數(shù)量較大，可采用二分法進 行查找。例如，在一個實施方式中，若提供的內(nèi)存區(qū)域包括有N個內(nèi)存分區(qū)。
每個分區(qū)的單元內(nèi)存塊的數(shù)值按大小排序分別為Ml、 M2、 M3......Mn，這
時，接到一個分配內(nèi)存請求分配K值內(nèi)存塊。由于分區(qū)數(shù)量較多，若—— 比對，比較浪費時間，則采用二分法進行分區(qū)查找。先將K值與全部分區(qū)中 的中間分區(qū)的單元內(nèi)存塊的數(shù)值進行比較，若N為偶數(shù)，則是N/2這一分區(qū) 的單元內(nèi)存塊進行比較，脅i設N/2這一分區(qū)的單元內(nèi)存塊的值為Mm;若N 是奇數(shù)，則是(N+l )/2或(N-l )/2這一分區(qū)的單元內(nèi)存塊進行比較。由于 兩種情況，方法類似，以下以N為偶數(shù)為例進行說明。每次比較過程中，涉 及的數(shù)值為三個，起始值、中間值和終點值，例如，在此次比較中，涉及的 起始值為Ml、中間值為Mm,終點值為Mn。當K值大于Mm時，則選擇 Mm為起始值，以Mn為終點值，選擇處于兩者之間的中間值繼續(xù)與K值進 行比較；若是Mm大于K值，則選擇Mm為終點值，以Ml為起始值，選擇處于兩者之間的中間數(shù)繼續(xù)比較，依次類推，直到最后，起始值、中間值和
終點值為三個連續(xù)的數(shù)值為止，這時比較值K值要么處于初始值與中間值之 間，要么處于中間值與終點值之間，若其大于中間值，則選擇容量為終點值 數(shù)值的單元內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)；若其小于中間值，則選擇容量為中間值 數(shù)值的單元內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)，如此，使用二分法進行數(shù)值比較，每次
比較的數(shù)值都是選擇范圍內(nèi)的中間值，相對于--比較的方式，可在一定程
度上減少了比較的次數(shù)，提高了效率。而如果發(fā)現(xiàn)需求的內(nèi)存大小比劃分出 的最大單元內(nèi)存塊的數(shù)值還大，則說明內(nèi)存管理出現(xiàn)錯誤，報告該錯誤。
在定位內(nèi)存分區(qū)后，并不意味就一定要在這個內(nèi)存分區(qū)進行單元內(nèi)存塊 的分配，這時需要先檢查該分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引，當發(fā)現(xiàn)其不為空值 時，才可確定可以從這個分區(qū)進行單元內(nèi)存塊的分配。當發(fā)現(xiàn)其為空值時， 則要選擇下一個內(nèi)存分區(qū)進行單元內(nèi)存塊分配，如此類推，直到找到分區(qū)內(nèi) 可用內(nèi)存塊數(shù)量索引數(shù)值不為空值的分區(qū)為止。
在確定內(nèi)存分區(qū)后，則可進行步驟108，定位分區(qū)內(nèi)可分配的單元內(nèi)存 塊。檢查分區(qū)內(nèi)釋放內(nèi)存塊索引的值是否為預設的空值，例如-1，如果不等 于-1，則表明其內(nèi)存有一個釋放出的單元內(nèi)存塊的編號(這個編號可以是其 地址信息，以下同，但不限于)，那么就將該編號所指向的單元內(nèi)存塊分配 給這次內(nèi)存請求，并將其狀態(tài)修改為使用。然后檢查分區(qū)內(nèi)釋放內(nèi)存塊存儲 棧是否為空，若其不為空，則就從該棧中選擇(在一個實施方式中，可按存 儲的先后順序依次選擇，但不限于) 一個存儲的釋放內(nèi)存塊的編號給釋放內(nèi) 存塊索引。然后將分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引的數(shù)值減1，也就是完成步驟 110。而若釋放內(nèi)存塊索引為空值，則檢查分區(qū)內(nèi)未使用內(nèi)存塊索引，將其內(nèi) 所存有的從未使用單元內(nèi)存塊編號所對應的單元內(nèi)存塊分配給這次請求，并 將其狀態(tài)修改為使用。然后將其下一個從未使用的單元內(nèi)存塊的編號存儲到 其內(nèi)，以備下次使用。然后將分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引的數(shù)值減1，完成 步驟110。如此，處理結(jié)束。以上兩種定位分區(qū)內(nèi)單元內(nèi)存塊的方式，也可單獨使用，并不限于。
如上所述，當系統(tǒng)運行一段時間后，其會因程序中止而釋放使用的單元
內(nèi)存塊。這樣在104步驟中，當其接到的是釋放單元內(nèi)存塊的請求時，則進 行其后續(xù)的步驟112和114。
在步驟112中，根據(jù)上述內(nèi)容可知，每個單元內(nèi)存塊都有一個地址。假 設這個釋放出的單元內(nèi)存塊的起始地址為p Release Addr。通過將這個起始地 址與各內(nèi)存分區(qū)的起始地址進行比較，即可確定其所在的內(nèi)存分區(qū)。若內(nèi)存
分區(qū)過多，可采用二分法進行查找。通過比較地址的方式，可確定其所屬分 區(qū)。當定位出釋放出的內(nèi)存塊屬于某個內(nèi)存分區(qū)內(nèi)時，則可根據(jù)公式 (pReleaseAddr — pMemBaseN)/MBSn確定其編號。若發(fā)現(xiàn)該地址信息并不在 劃分出的內(nèi)存區(qū)域內(nèi)，則說明系統(tǒng)程序錯誤，并報告錯誤。
在步驟U4中，如果發(fā)現(xiàn)該分區(qū)內(nèi)釋放內(nèi)存塊索引的值為空值-1，則將 該編號賦值給釋放內(nèi)存塊索引存儲，以便下次使用，并將釋放內(nèi)存塊索引的 空值變更。另外，還要將該釋放的單元內(nèi)存塊的狀態(tài)修改為未使用，以及將 表示分區(qū)內(nèi)可分配內(nèi)存塊數(shù)量索引的值加1。而若釋放內(nèi)存塊索引的值不為 空值-l時，則表明其內(nèi)存儲有可用的釋放單元內(nèi)存塊的編號，那么就將該編 號存儲到釋放內(nèi)存塊存儲棧中，并同樣將該釋放單元內(nèi)存塊的狀態(tài)修改為未 使用以及表示分區(qū)內(nèi)可分配內(nèi)存塊數(shù)量的數(shù)值加1。
進一步的，隨著系統(tǒng)的運行，系統(tǒng)程序的運行及終止，單元內(nèi)存塊的分 配流程和釋放流程將會隨需要不斷被重復。
進一步的，在一個綜合上述涉及的全部流程的實施方式中，首先進行系 統(tǒng)內(nèi)存初始化過程，也就是利用本發(fā)明涉及的內(nèi)存管理方法對系統(tǒng)內(nèi)存進行 劃分。
假設系統(tǒng)需要運行的系統(tǒng)程序為8個，首先采用操作系統(tǒng)自身的內(nèi)存分 配及釋放接口或是其它內(nèi)存管理接口運行程序，得到系統(tǒng)各個程序所需的動
15態(tài)內(nèi)存的值分別為5K、 6K、 13K、 22K、 28K、 33K、 8K以及18K
將這些數(shù)值分在三個數(shù)值范圍內(nèi)，分別是小于10K、 10~25 K以及25~35 K。根據(jù)這些數(shù)值范圍的最大值，確定該數(shù)值范圍的單元值分別為IOK、 25K 和35K。進一步的，處于第一數(shù)值范圍中的需求有3個分別是5K、 6K和8 K;處于第二數(shù)值范圍中的需求有3個，分別是13K、 18K和22K;處于笫 三數(shù)值范圍中的需求有2個分別是28K和33K。因此系統(tǒng)程序所需的內(nèi)存 最大值Max Mem可以是10K*3 + 25K*3 + 35K*2=175K。
劃分175K的系統(tǒng)內(nèi)存出來，按照上迷數(shù)值范圍的數(shù)量相應劃分為三個 內(nèi)存分區(qū)，各內(nèi)存分區(qū)的單元內(nèi)存塊的值和數(shù)量則分別對應為10K*3 、 25K*3以及35K承2。
進一步的，記錄分配的內(nèi)存的地址，其也是分區(qū)l的首地址，進而獲得 各分區(qū)的首地址。定義各分區(qū)的起始未使用內(nèi)存塊的編號為未使用內(nèi)存塊索 引，其初始值為O，其指向該分區(qū)內(nèi)的第一個單元內(nèi)存塊。定義釋放內(nèi)存塊 索引，其初始值為-1，用于存儲因系統(tǒng)程序終止而釋放出的本分區(qū)內(nèi)的單元 內(nèi)存塊編號。記錄各分區(qū)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引分別為3、 3及2。
系統(tǒng)內(nèi)存初始化完成后，開始進行分配操作流程。
當系統(tǒng)第一次要求的分配內(nèi)存為28K時，因為分區(qū)數(shù)量較少，尋找相應 分區(qū)的方式可以是依次比較，直到發(fā)現(xiàn)其值是小于分區(qū)3的單元值。當然在 分區(qū)較多的時候，可以采用二分法，先將其與中間分區(qū)的單元值進行比較， 在這個實施方式中，即為第二分區(qū)的單元值25K進行比較，其大于它，則將 其與第三分區(qū)的單元值35進行比較，發(fā)現(xiàn)其小于它，則選擇第三分區(qū)進行單 元內(nèi)存塊的分配。
由于是第 一次分配內(nèi)存，則可以是直接通過未使用內(nèi)存塊索引將其所指 向的分區(qū)內(nèi)第一個內(nèi)存塊分配給該程序。并將未使用內(nèi)存塊索引的數(shù)值加1, 使其指向分區(qū)內(nèi)第二個未使用的單元內(nèi)存塊，以便下次使用時分配。并將分
16區(qū)內(nèi)表示可用內(nèi)存塊數(shù)量索引的數(shù)值減l，也就是由2變?yōu)長
進一步的，在使用單元內(nèi)存塊的釋放流程中，當分配出的占用第三分區(qū) 第一個單元內(nèi)存塊的程序終止時，其將釋放出其所占用的單元內(nèi)存塊。先確 定該釋放出的單元內(nèi)存塊的地址，然后將該地址依次與各分區(qū)的首地址進行 比較，發(fā)現(xiàn)其位于第三分區(qū)內(nèi)，并為第一內(nèi)存塊.檢查釋放內(nèi)存塊索引，發(fā) 現(xiàn)其為初始值-1，則將此地址編號附值給它，并變更其初始值。然后將分區(qū) 內(nèi)表示可用內(nèi)存塊數(shù)量索引的數(shù)值加1，也就是由1變?yōu)?。
本發(fā)明涉及的可用于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理方法，可有效的實現(xiàn)系統(tǒng)對 于內(nèi)存實時性、可靠性及高效性方面的要求，進而提高了系統(tǒng)的運行效率。 同時采用針對程序特點的內(nèi)存布局，通過簡單的算法高效的對內(nèi)存進行分配 和回收，并可以4全測是否發(fā)生內(nèi)存錯誤。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)存管理方法，所述內(nèi)存被劃分為若干個內(nèi)存分區(qū)，每個內(nèi)存分區(qū)被劃分為若干個單元內(nèi)存塊，每個內(nèi)存分區(qū)內(nèi)的單元內(nèi)存塊的容量相同，而不同內(nèi)存分區(qū)中的單元內(nèi)存塊的容量不同，其特征在于，所述方法包括步驟A、接收包括有內(nèi)存需求容量的內(nèi)存分配請求；步驟B、找到其內(nèi)的單元內(nèi)存塊的容量等于所述內(nèi)存需求容量或大于所述內(nèi)存需求容量且最小的內(nèi)存分區(qū)；步驟C、在所述找到的內(nèi)存分區(qū)內(nèi)找到使用狀態(tài)為未使用的單元內(nèi)存塊，并將所述找到的未使用的單元內(nèi)存塊分配給所述內(nèi)存分配請求，將被分配出的單元內(nèi)存塊的使用狀態(tài)修改為已使用；步驟D、接收用于釋放指定單元內(nèi)存塊的內(nèi)存釋放請求；步驟E、找到所述需要釋放指定單元內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)；步驟F、在所述找到的內(nèi)存分區(qū)內(nèi)找到所述需要釋放指定單元內(nèi)存塊，釋放所述指定單元內(nèi)存塊，將被釋放的單元內(nèi)存塊的使用狀態(tài)修改為未使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)存管理方法，其特征為所述各內(nèi)存分區(qū)都 有各自的內(nèi)存管理參數(shù)，所述內(nèi)存管理參數(shù)包括可用內(nèi)存塊數(shù)量索引、未使 用內(nèi)存塊索引、釋放內(nèi)存塊索引以及釋放內(nèi)存塊存儲棧；其中可用內(nèi)存塊數(shù) 量索引用于表明本內(nèi)存分區(qū)內(nèi)使用狀態(tài)為未使用的可用于分配的單元內(nèi)存 塊數(shù)量；未使用內(nèi)存塊索引則是用于存儲本內(nèi)存分區(qū)內(nèi)從未使用的單元內(nèi)存 塊編號；釋放內(nèi)存塊索引以及釋放內(nèi)存塊存儲棧則都是用于存儲本內(nèi)存分區(qū) 內(nèi)釋放的單元內(nèi)存塊編號，其中釋放內(nèi)存塊存儲棧則是在釋放內(nèi)存塊索引存 儲了一個釋放單元內(nèi)存塊之后，再進行其它的釋放單元內(nèi)存塊編號的存儲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述內(nèi)存管理方法，其特征為在步驟B后，根據(jù)所述找到的內(nèi)存分區(qū)的可用內(nèi)存塊數(shù)量索引判斷所述找到的內(nèi)存分區(qū)內(nèi)是否還有可用單元內(nèi)存塊，如果有，則進入步驟C;如果否，則找到相鄰的下 一個內(nèi)存分區(qū)，并再次根據(jù)找到的內(nèi)存分區(qū)的可用內(nèi)存塊數(shù)量索引判斷該內(nèi) 存分區(qū)內(nèi)是否有可用單元內(nèi)存塊，如果有，則進入步驟C;否則繼續(xù)重復上 述步驟直到找到具有可用單元內(nèi)存塊的內(nèi)存分區(qū)并進入步驟C;所述步驟C包括查看所述找到的內(nèi)存分區(qū)的釋放內(nèi)存塊索引是否為 空，如果不為空，則將其內(nèi)存儲的釋放單元內(nèi)存塊編號對應的單元內(nèi)存塊分 配給所述內(nèi)存分配請求，將分配出的單元內(nèi)存塊的狀態(tài)修改為已使用，查看 釋放內(nèi)存塊存儲棧內(nèi)是否存儲有釋放單元內(nèi)存塊編號，如果有，則將釋放內(nèi) 存塊存儲棧中存儲的一個釋放單元內(nèi)存塊的編號賦值給釋放內(nèi)存塊索引，如 果沒有，則將釋放內(nèi)存塊索引的值修改為空值，并將分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量 索引的數(shù)值減l;如果釋放內(nèi)存塊索引為空值，則將未使用內(nèi)存塊索引內(nèi)存 儲的從未使用的單元內(nèi)存塊的編號所對應的單元內(nèi)存塊分配給所述內(nèi)存分 配請求，然后將分區(qū)內(nèi)下一個從未使用的單元內(nèi)存塊編號賦值給未使用內(nèi)存 塊索引，將分配出的單元內(nèi)存塊的使用狀態(tài)修改為已使用，并將可用內(nèi)存塊 數(shù)量索引的數(shù)值減i;所述步驟F包括在所述找到的內(nèi)存分區(qū)內(nèi)找到所述需要釋放的指定單 元內(nèi)存塊，釋放所迷指定單元內(nèi)存塊，將被釋放的單元內(nèi)存塊的使用狀態(tài)修 改為未使用，在釋放內(nèi)存塊索引為空值時，將被釋放的單元內(nèi)存塊的編號賦 值給釋放內(nèi)存塊索引；在釋放內(nèi)存塊索引不為空值時，將被釋放的單元內(nèi)存 塊的編號存入釋放內(nèi)存塊存儲棧中，將所述內(nèi)存分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引 數(shù)值力口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)存管理方法，其特征為所述被劃分為若干 內(nèi)存分區(qū)的內(nèi)存的大小是根據(jù)預定運行的若干系統(tǒng)程序所需內(nèi)存的總需求 大小計算得出，其為根椐所述各程序的內(nèi)存需求的值，將其分在至少兩個數(shù) 值范圍內(nèi)，以各數(shù)值范圍的最大值為單元值以及落于其內(nèi)的數(shù)值的數(shù)量兩者的乘積，計算出系統(tǒng)程序的內(nèi)存總需求的最大值，然后根據(jù)這個最大值提供 相應數(shù)值的內(nèi)存區(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)存管理方法，其特征為所迷各內(nèi)存分區(qū)的 排列方式為按各內(nèi)存分區(qū)的單元內(nèi)存塊的大小進行順序排列。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷內(nèi)存管理方法，其特征為所述步驟B包括， 根據(jù)二分法進行內(nèi)存需求容量與所述各內(nèi)存分區(qū)的單元內(nèi)存塊容量間的比 較，其為在初始時，選擇最小的單元內(nèi)存塊的值為起始值，最大單元內(nèi)存塊 的值為終點值，然后選擇處于兩者之間的初始中間值與其進行比較；當其大 于初始中間值時，則選擇所迷初始中間值為起始值，原所述終點值為終點值， 然后與這兩者之間的中間值進行比較；若其小于初始中間值時，則選擇初始 中間值為終點值，原所述起始值為起始值，然后與這兩者間的中間值進行比 較，依次類推，直到最終起始值和最終終點值之間只有一個數(shù)值為止，其為 最終中間值，這時，若請求數(shù)值大于最終中間值，則選擇數(shù)值為最終終點值 的單元內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)；若其小于，則選擇數(shù)值為最終中間值的單元 內(nèi)存塊所在的內(nèi)存分區(qū)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)存管理方法，其特征為其還包括記錄所述 各內(nèi)存分區(qū)及其下各內(nèi)存單元塊的地址信息；所述步驟E包括，檢查釋放單 元內(nèi)存塊的地址信息，將其起始地址信息與所述內(nèi)存分區(qū)的起始地址進行比 較，當兩者比較一致時，則找到其所屬內(nèi)存分區(qū)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)存管理方法，其特征為其還包括有以下步 驟，在各內(nèi)存分區(qū)內(nèi)定義未使用內(nèi)存塊索引，其用于存儲分區(qū)內(nèi)第一個從未 使用過的單元內(nèi)存塊的編號，當對應于其內(nèi)存儲的單元內(nèi)存塊編號的單元內(nèi) 存塊被分配出去之后，其會存儲分區(qū)內(nèi)下一個未使用單元內(nèi)存塊的編號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)存管理方法，其特征為其還包括有以下步 驟，在各內(nèi)存分區(qū)內(nèi)定義釋放內(nèi)存塊索引，用于存儲屬于該內(nèi)存分區(qū)的，因系統(tǒng)程序終止而釋放出的單元內(nèi)存塊的編號；當需要分配單元內(nèi)存塊時，會 先檢查釋放內(nèi)存塊索引內(nèi)是否存儲有釋放的的單元內(nèi)存塊編號，若有，則將 其對應的單元內(nèi)存塊分配給內(nèi)存需求，然后將釋放內(nèi)存塊索引的附值修改為 空值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所迷內(nèi)存管理方法，其特征為其還包括有以下步 驟，在各內(nèi)存分區(qū)內(nèi)定義分區(qū)內(nèi)可用內(nèi)存塊數(shù)量索引，用于記錄該內(nèi)存分區(qū) 內(nèi)的全部可用于分配出的單元內(nèi)存塊的數(shù)量，并在該分區(qū)內(nèi)有內(nèi)存塊被分配 出去之后，將該數(shù)值減l;在進行內(nèi)存分區(qū)內(nèi)單元存塊分配時，當發(fā)現(xiàn)該分 區(qū)內(nèi)的用于記錄該分區(qū)可用內(nèi)存塊數(shù)量的索引的數(shù)值為空值時，則選擇其下 一個內(nèi)存分區(qū)進行內(nèi)存塊的分配。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)存管理方法，其可適用于嵌入式系統(tǒng)使用。其包括有以下步驟，提供一定容量的內(nèi)存區(qū)域。對內(nèi)存區(qū)域進行劃分使其包括有若干內(nèi)存分區(qū)及其下屬的若干單元內(nèi)存塊。當需要提供內(nèi)存需求時，分配與所需內(nèi)存需求稍大的單元內(nèi)存塊供其使用。本發(fā)明涉及的內(nèi)存管理方法采用針對嵌入式系統(tǒng)特點的內(nèi)存布局，通過簡單的算法高效的對內(nèi)存進行分配，并可以檢測是否發(fā)生內(nèi)存錯誤。
文檔編號G06F12/02GK101499034SQ20091007905
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者王世初, 陳紹新 申請人:北京中星微電子有限公司