Memory Manager

概述

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#内存管理机制
1. 动态内存池管理
2. 动态内存堆管理

前提

动态内存管理，肯定会出现堆区已用未用交替的情况

内存分配的重要性

内存管理策略与内存分配效率是衡量系统性能的重要因素

内存分配策略

动态内存池

原理

系统启动前，预先分配一块区域
将内存分为固定大小 [ 4B 8B 16B] 的区域
用链表链接起来

特点

效率高：内存释放与分配只是链表的增删操作
内存浪费：大小固定，预先分配
适合固定的数据结构进行空间的分配 [TCP首部 IP首部]

动态内存堆

原理

仅存在一个空闲内存块，长度m 大于用户的请求n

m中前n个字节返回给用户，剩余的 m-n 个字节，重新组织一个空闲块
多个空闲块，长度大于n
1. 首次拟合
  
  申请：从空闲链表头查找，找到第一个
  
  释放：插入链表头
2. 最佳拟合
  
  申请：空闲链表中找到长度和n最接近的空闲块 [空闲链表一般按照大小排序]
  
  释放：遍历链表插入到合适的位置[大小顺序]
3. 最差拟合
  
  申请：空闲链表按照大小排序，每次都将链表头的内存分配给用户[最大的区域]
  
  释放：遍历链表插入到合适的位置[大小顺序]

特点

最佳拟合
1. 内存请求大小范围较广 [每次分配都是找最接近的，大的空闲块会被保护不被使用]
2. 缺点：产生很小甚至无法被使用的内存块
最差拟合
1. 内存请求大小范围较窄 [每次选择最大的，使得各个块大小趋于均匀]
首次拟合
1. 不知道内存请求范围 [ 分配是随机的]

动态内存池

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只能分配固定大小的内存空间，用户必须知道各个类型的POOL，以及这个类型POOL的个数
如果用户对内核结构足够了解，就能灵活配置各个POOL的数量，从而优化系统性能

源码文件

memp.c memp.h

结构体

1. memp_t	    :  每个类型	宏定义，枚举
2. memp_sizes   :  每个类型 数据结构占用内存的大小
3. memp_num     ：  每个类型 数据结构个数
4. memp_desc    :  每个类型 对应的字符描述
5. memp_memory  :  每个类型 需要的内存 [一维数组，目的是预先分配内存]
6. memp_table   :  每个类型 缓冲池的第一个空闲POOL
7. memp 		:  每个类型 缓冲池被连接成一个链表

函数

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void  memp_init(void);
void *memp_malloc(memp_t type);
void  memp_free(memp_t type, void *mem);

memp_init

memp_memory : 各个类型缓冲池每项链接成链表
memp_tab : 各个类型缓冲池链表头部

memp_alloc

从对应的链表中取出内存，并返回

memp_free

动态内存堆

本质：对一个事先定义好的内存块进行合理有效的组织和管理

数据结构

1. 内存块大小具有最小限制，MIN_SIZE = 12
2. 如果MIN_SIZE 太小，导致大的内存块 被不断细分为小的内存块
   如果MIN_SIZE 太大，导致内存浪费
3. 内存回收函数查看附近是否空闲，合并成一个大的内存块

C语言技巧

枚举定义

typedef enum {
#define LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc)  MEMP_##name,
#include "lwip/memp_std.h"
  MEMP_MAX
} memp_t;

#if LWIP_RAW
LWIP_MEMPOOL(RAW_PCB,        MEMP_NUM_RAW_PCB,         sizeof(struct raw_pcb),        "RAW_PCB")
#endif /* LWIP_RAW */

#if LWIP_UDP
LWIP_MEMPOOL(UDP_PCB,        MEMP_NUM_UDP_PCB,         sizeof(struct udp_pcb),        "UDP_PCB")
#endif /* LWIP_UDP */
    。。。。。

typedef enum {
    MEMP_RAW_PCB,
    MEMP_UDP_PCB,
    。。。。
    MEMP_MAX
} memp_t;