一種嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存分配方案

摘要：實(shí)時(shí)性、可靠性的要求，使得許多嵌入式應(yīng)用使用自己的內(nèi)存管理程序。本文探討嵌入式系統(tǒng)中對(duì)內(nèi)存管理的要求、存在的問(wèn)題以及可能的解決策略；介紹一種“一次分配，多次使用”的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配方法，并給出2個(gè)例子。

    關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 內(nèi)存管理 一次分配多次使用

1 嵌入式系統(tǒng)中對(duì)內(nèi)存分配的要求

①快速性。嵌入式系統(tǒng)中對(duì)實(shí)時(shí)性的保證，要求內(nèi)存分配過(guò)程要盡可能地快。因此在嵌入式系統(tǒng)中，不可能采用通用操作系統(tǒng)中復(fù)雜而完善的內(nèi)存分配策略，一般都采用簡(jiǎn)單、快速的內(nèi)存分配方案。當(dāng)然，對(duì)實(shí)性要求的程序不同，分配方案也有所不同。例如，VxWorks采用簡(jiǎn)單的最先匹配如立即聚合方法；VRTX中采用多個(gè)固定尺寸的binning方案。

②可靠性。也就是內(nèi)存分配的請(qǐng)求必須得到滿足，如果分配失敗可能會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境千變?nèi)f化，其中有一些是對(duì)可靠性要求極高的。比如，汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，系統(tǒng)檢測(cè)到即將撞車，如果因?yàn)閮?nèi)存分配失敗而不能相應(yīng)的操作，就會(huì)發(fā)生車毀人亡的事故，這是不能容忍的。

③高效性。內(nèi)存分配要盡可能地少浪費(fèi)。不可能為了保證滿足所有的內(nèi)存分配請(qǐng)求而將內(nèi)存配置得無(wú)限大。一方面，嵌入式系統(tǒng)對(duì)成本的要求使得內(nèi)存在其中只是一種很有限的資源；另一方面，即使不考慮成本的因素，系統(tǒng)有限的空間和有限的板面積決定了可配置的內(nèi)存容量是很限的。

2 靜態(tài)分配與動(dòng)態(tài)分配

究竟應(yīng)用使用靜態(tài)分配還是動(dòng)態(tài)分配，一直是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)爭(zhēng)論不休的總是。當(dāng)然，最合適的答案是對(duì)于不同的系統(tǒng)采用不同的方案。如果是系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)性和可靠性的要求極高（硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)），不能容忍一點(diǎn)延時(shí)或者一次分配失敗，當(dāng)然需要采用靜態(tài)分配方案，也就是在程序編譯時(shí)所需要的內(nèi)存都已經(jīng)分配好了。例如，火星探測(cè)器上面的嵌入式系統(tǒng)就必須采用靜態(tài)分配的方案。另外，WindRiver公司的一款專門用于汽車電子和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)OSEKWorks中就不支持內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配。在這樣的應(yīng)用場(chǎng)合，成本不支持內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配。在這樣的應(yīng)用場(chǎng)合，成本不是優(yōu)先考慮的對(duì)象，實(shí)時(shí)性和可靠性才是必須保證的。當(dāng)然，采用靜態(tài)分配一個(gè)不可避免的總是就是系統(tǒng)失去了靈活性，必須在設(shè)計(jì)階段就預(yù)先知道所需要的內(nèi)存并對(duì)之作出分配；必須在設(shè)計(jì)階段就預(yù)先考慮到所有可能的情況，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)沒(méi)有考慮到的情況，系統(tǒng)就無(wú)法處理。這樣的分配方案必須導(dǎo)致很大的浪費(fèi)，因?yàn)閮?nèi)存分配必須按照最壞情況進(jìn)行最大的配置，而實(shí)際上在運(yùn)行中可能使用的只

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