Rt-thread源码剖析(3)——内存管理

本文重点

mempool其实存在优先级翻转问题，详见内存池释放        

内存管理概述

        首先，内存管理方式可以分为几类，而根据不同的分类标准则可以得到不同的结果。

        以内存获取的时机为标准，可以分为动态初始化和静态初始化两种方式，这两种内存分配的核心差异在于，静态初始化的内存是在编译是就确定的，他并不涉及内存分配，初始化对应的函数也是rt_object_init，而其余所有设计内存分配的方式，都是在程序运行中实现的。

        以动态分配时内存获取的时间是否可控分类，又可以把动态内存管理分为两类，第一类通过RT_KERNAL_MALLOC获取内存，第二类通过rt_mp_alloc获取内存

• RT_KERNAL_MALLOC：在运行时根据需要分配和释放内存，提供更大的灵活性。动态内存管理又可细分为，以下三种方式共用同一软件接口，因此只能选其一；而mempool则可与他同时使用：

  • 小内存管理（Small Memory Management）：针对小块内存的分配，采用简单快速的算法，但可能产生碎片。
  • SLAB 分配：针对大内存块的分配管理

        以上两种方式都是管理一块连续的内存，只是算法不同，而memheap则是多块内存，他们通过宏定义来决定启用哪个

• 内存堆管理（MemHeap）：系统中存在多个内存堆的时候，用户只需要在系统初始化时将多个所需的 memheap 初始化，并开启 memheap 功能就可以很方便地把多个 memheap（地址可不连续）粘合起来用于系统的 heap 分配

• rt_mp_alloc内存池管理（MemPool）：预先分配固定大小的内存块，适用于需要高效、快速分配和释放固定大小内存块的场景，避免碎片化，且获取内存时间是完全固定的，因此又称为静态内存分配

             

静态初始化

        在 RT-Thread 实时操作系统中，内核对象（如线程、定时器等）可以通过静态方式进行初始化，即在编译时分配内存。这种方式需要用户在调用 rt_timer_init 或 rt_thread_init 等函数时，提供预先分配好的内存块。

静态初始化的特点：

• 编译时确定内存：所需的内存空间在编译阶段就已确定，不依赖于运行时的内存分配。这意味着在系统运行期间，不会发生内存申请或释放的操作，减少了内存碎片和分配失败的风险。

• 高可控性：由于内存布局在编译时已知，开发者可以精确控制内存的使用，提高系统的稳定性和可靠性。

• 无运行时开销：避免了动态内存分配带来的运行时开销，如内存管理算法的执行时间等

该方式其实并不涉及什么内存分配和内存管理，以下着重讲一下设计内存管理的部分

动态初始化

        当需要在运行时获取需要的内存时，就涉及到了内存分配

        内存分配根据时间是否可控，又分为动态内存分配和静态内存分配（mempool）

Mempool静态内存分配

        首先要感性地理解内存池是怎么样的一个东西：

        有一块内存，基本上是static修饰的静态一个数组，然后你需要把他切成一块块的block，这个block是别人想要用内存时的单位，不管对方需要多少，每次获取就是给一个block；每个block之间通过链表链接

        然后有一个mempool控制块，维护有几个block可用之类的信息

        如果想使用内存池，则需要开启RT_USING_MEMPOOL宏

内存池的初始化：

• 静态初始化：使用 rt_mp_init 函数，开发者需要提供内存池的起始地址、总大小以及每个内