1????????? OSE 的 HEAP 管理

1.1????? 功能特性

Heap Manager的基本功能如下：

分配和釋放數據緩沖區，用于存儲內核數據及動態加載模塊

釋放孤兒緩沖區

列舉 heap的相關屬性、內容

為每一個分配的緩沖區提供調試信息，如文件名及行號等信息，此項是編譯可選的

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Heap Manager的基本特性如下：

緩沖區分配釋放時間有確定的最大值；

管理開銷比較小， 9或者 17個字節，取決于是否需要調試信息；

緩沖區具備邊界標識，便于發現異常、調試分析；

具備文件名及行號等信息；

私有或公共緩沖區屬性，私有緩沖區在進程消亡時自動釋放；

自動選擇緩沖區大小，按照 Fibonacci數列得到各個緩沖區大小，最小單元 16個字節；

緩沖區自動分割及重組，最大限度的減少內存碎片。

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1.2????? 緩沖區大小

固定開銷最小為 9個字節（ 4 bytes owner pid, 4 bytes control data and 1 byte endmark）；

當需要調試信息時，需要額外 8個字節 (4 bytes of file pointer, 4 bytes of line number)；

實際大小將按照 Fibonacci數列大小選擇比有效數據大的最小緩沖區大小。 Fibonacci數列共 29種大小。

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F(n) = F(n - 1) + F(n - 2), F(1) = 1, F(0) = 1

16, 16, 32, 48, 80, 128, 208, 336, 544, 880, 1424, 2304, 3728, 6032, 9760, 15792,

25552, 41344, 66896, 108240, 175136, 283376, 458512, 741888, 1200400, 1942288,

3142688, 5084976, 8227664

最小為 16字節，最大為 8227664，接近 8M

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1.3????? 緩沖區結構

每個緩沖區由控制頭、用戶數據、 endmark等幾部分構成。

同一個 size的 buffer在釋放后將自動構成鏈表。

用戶域的前四個字節將用在指向下一個空閑緩沖區的指針。緩沖區分配后，此四個字節將存放有效數據。控制頭將對此指針進行校驗碼計算，這樣可以有效檢查緩沖區損壞等問題；

Endmark將用于檢測緩沖區覆蓋問題；

Owner可得到緩沖區的分配者，便于定位問題；

當需要調試信息時，可添加附加字段文件名及行號等信息；

當兩個空閑緩沖區在地址上連續時可以自動組合成一個更大的 buffer塊，掛接到新的空閑鏈表上，這樣可以有效減少內存碎片

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多個緩沖區在內存上的關系如下圖，當緩沖區分配出去時，給用戶的是 User data的首地址，當釋放時，將此指針前移特定字節時即可獲得相關的控制信息，便可得到此緩沖區的大小，從而將其掛接到相關的空閑緩沖區鏈表上。

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緩沖區釋放時，將會檢查此指針是否有效，有以下幾個標準：

是否對齊，在設計實現上， OSE的 heap緩沖區一般是 8字節對齊的；

緩沖區地址需要在 HEAP的有效地址空間內。

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2????????? OSE 的 POOL 管理

2.1????? 功能特性

POOL的基本功能如下：

為任務間的通信分配消息空間；

為任務分配動態棧空間。

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和 HEAP的相同點為：

都有消息控制頭，都有 endmark用于檢查緩沖區覆蓋問題；

空閑緩沖區都會用鏈表鏈接起來

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和 HEAP的不同點為：

Heap由單獨的用戶態的庫來管理，運行在用戶態；而 Pool的管理由內核負責，屬于系統調用；

Heap的大小個數為 29個，其為 Fibonacci數列，大小固定；而 Pool的大小由配置文件決定，大小是可變的，共 8種大小；

Heap中分配的緩沖區有文件名和行業等調試信息，而 pool中分配的緩沖區沒有；

Heap中分配的緩沖區只有 owner，但 pool中分配的緩沖區除了 owner外還有 sender，消息可在各個任務之間轉發，只有消息的 owner才能釋放消息；

Heap的大小為 Fibonacci數列，各個塊之間大小有組合關系，支持連續的空閑塊合并；而 pool中分配的緩沖區組合或者拆分可能無法形成新的空閑塊，因此一旦分配后不能重新合并，因此將增大內存碎片。

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2.2????? 消息 pool 的管理

消息緩沖區的結構和 heap緩沖區的結構基本一致，如下：

只是控制頭中的信息稍有差別而已。

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消息 pool的分配示意如下圖：

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由于 8個 size大小無法控制，其由配置文件決定，因此內核無法根據緩沖區大小自動進行合并和分拆操作，緩沖區一經分配，釋放后即使空閑也不能重組。當反復的分配釋放后，可能造成新分配緩沖區時，細小的緩沖區無法滿足大塊緩沖區的需求，造成內存空間耗盡的假象。

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因此 pool size的大小應該合理選取，均勻分布，根據實際情況調整 size的配置，以達到最佳的 pool利用率。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的OSE的HEAP和POOL的管理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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