嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)動態(tài)內(nèi)存管理優(yōu)化方案的研究.pdf

1、眾所周知，動態(tài)內(nèi)存管理模塊在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中是非常重要的，因?yàn)橘Y源受限的嵌入式設(shè)備對內(nèi)存的使用限制很多，同時(shí)又對動態(tài)內(nèi)存管理算法的空間效率和時(shí)間效率有很高的要求，所以對嵌入式設(shè)備的動態(tài)內(nèi)存管理算法進(jìn)行優(yōu)化是一件比較困難的事情。
　　本課題主要對實(shí)際工作中遇到的動態(tài)內(nèi)存管理方面的具體問題進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)對象是一款基于ARM926EJS內(nèi)核、16M RAM的低端封閉式系統(tǒng)的手機(jī)，其中的應(yīng)用很多，特別是有些大型應(yīng)用需要的動態(tài)內(nèi)存很多，

2、在系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行之后容易出現(xiàn)申請內(nèi)存動作耗時(shí)過長，甚至申請不到內(nèi)存的問題。本課題對其動態(tài)內(nèi)存管理模塊的性能進(jìn)行測試,找到其瓶頸,并進(jìn)行優(yōu)化。
　　本課題解決問題的思路是：
　　(1)研究選擇合適的動態(tài)內(nèi)存管理模塊測試系統(tǒng)。目前常用的測試系統(tǒng)有兩種，模擬測試系統(tǒng)和真實(shí)測試系統(tǒng)，經(jīng)過研究本課題采用真實(shí)測試系統(tǒng)。
　　(2)研究確定衡量動態(tài)內(nèi)存管理時(shí)間效率和空間效率的方法。目前常用的衡量內(nèi)存管理時(shí)間效率的方法是，統(tǒng)計(jì)程序申請

3、釋放內(nèi)存函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間，時(shí)間越短，時(shí)間效率越高。常用的衡量內(nèi)存管理空間效率的參數(shù)是內(nèi)存碎片率，內(nèi)存碎片率越低，空間效率越高。
　　(3)研究確定常用動態(tài)內(nèi)存管理算法的優(yōu)缺點(diǎn)及其可能的組合。常用的動態(tài)內(nèi)存管理算法包括最先適配、最佳適配、簡單分段、分段適配、伙伴系統(tǒng)、延遲合并等。
　　(4)研究實(shí)際應(yīng)用使用內(nèi)存的規(guī)律。主要研究內(nèi)存使用模式、內(nèi)存大小分布規(guī)律和內(nèi)存時(shí)間分布規(guī)律。
　　(5)編碼實(shí)現(xiàn)各個(gè)動態(tài)內(nèi)存管理算法，并以手

4、機(jī)上實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行的申請釋放內(nèi)存的過程數(shù)據(jù)作為輸入，對各個(gè)算法進(jìn)行組合、測試、研究、逐步優(yōu)化。編碼實(shí)現(xiàn)的算法包括首次適配后入先出算法、首次適配地址順序算法、最佳適配地址順序算法、分段適配地址順序算法、伙伴系統(tǒng)、簡單分段算法、延遲合并算法等。
　　本課題的具體實(shí)驗(yàn)工作包括：
　　(1)將手機(jī)上大型的程序依次執(zhí)行，抓取手機(jī)上真實(shí)的內(nèi)存申請釋放過程數(shù)據(jù)。
　　(2)在PC上對抓取的過程數(shù)據(jù)進(jìn)行回放和統(tǒng)計(jì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用使用內(nèi)存

5、的規(guī)律如下：內(nèi)存使用模式主要是急速上升模式和持平模式，內(nèi)存大小分布規(guī)律是應(yīng)用申請的大部分內(nèi)存是小內(nèi)存，內(nèi)存時(shí)間分布規(guī)律是大部分內(nèi)存的生命周期小于1毫秒。
　　(3)在PC上模擬實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常用到的算法及其組合總計(jì)14種，用手機(jī)上抓取的數(shù)據(jù)對這些算法及其算法組合進(jìn)行測試、對比、分析、逐步優(yōu)化。通過本課題的研究，最終確定適合本次研究對象的最優(yōu)算法組合是：分段適配+簡單分段+延遲合并，其比常見的最佳適配算法，時(shí)間效率優(yōu)化50％左右