鸿蒙内核源码分析 (内存池管理) | 如何高效切割合并内存块

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动态分配

系列篇将动态分配分成上下两篇，本篇为下篇，阅读之前建议翻看上篇。

鸿蒙内核源码分析(TLFS算法) 结合图表从理论视角说清楚 TLFS 算法
鸿蒙内核源码分析(内存池管理) 结合源码说清楚鸿蒙内核动态内存池实现过程，个人认为这部分代码很精彩，简洁高效，尤其对空闲节点和已使用节点的实现令人称奇。

为了便于理解源码，站长画了以下图，图中列出主要结构体，位图，分配和释放信息，逐一说明。

请将内存池想成一条画好了网格虚线的大白纸，会有两种角色往白纸上画东西，一个是内核画管理数据，一个外部程序画业务数据，内核先画，外部程序想画需申请大小，申请成功内核会提供个地址给外部使用，例如申请20个格子，成功后内核返回一个(5，8)坐标，表示从第五行第八列开始往后的连续20个格子你可以使用。用完了释放只需要告诉内核一个坐标(5,8)而不需要大小，内核就知道回收多少格子。但内核凭什么知道要释放多少个格子呢 ? 一定有个格子给记录下来了对不对，实际中存大小的格子坐标就是(5，7)。其值是在申请的时候或更早的时候填进去的。而且不一定是20，但一定不小于20。如果您能完全理解以上这段话，那可能已经理解了内存池的管理的方式，不用往下看了。

内存池 | OsMemPoolHead

/// 内存池头信息
struct OsMemPoolHead {
    struct OsMemPoolInfo info; ///< 记录内存池的信息
    UINT32 freeListBitmap[OS_MEM_BITMAP_WORDS]; ///< 空闲位图 int[7] = 32 * 7 = 224
    struct OsMemFreeNodeHead *freeList[OS_MEM_FREE_LIST_COUNT];///< 空闲节点链表 32 + 24 * 8 = 224  
    SPIN_LOCK_S spinlock;	///< 操作本池的自旋锁,涉及CPU多核竞争,所以必须得是自旋锁
#ifdef LOSCFG_MEM_MUL_POOL
    VOID *nextPool;	///< 指向下一个内存池 OsMemPoolHead 类型
#endif
};
/// 内存池信息
struct OsMemPoolInfo {
    VOID *pool;			///< 指向内存块基地址,仅做记录而已,真正的分配内存跟它没啥关系
    UINT32 totalSize;	///< 总大小,确定了内存池的边界
    UINT32 attr;		///< 属性 default attr: lock, not expand.
#ifdef LOSCFG_MEM_WATERLINE
    UINT32 waterLine;   /* Maximum usage size in a memory pool | 内存吃水线*/
    UINT32 curUsedSize; /* Current usage size in a memory pool | 当前已使用大小*/
#endif
};

解读

OsMemPoolInfo.pool 是整个内存池的第一个格子，里面放的是一个内存池起始虚拟地址。
OsMemPoolInfo.totalSize 表示这张纸有多少个格子。
OsMemPoolInfo.attr 表示池子还能不能再变大。
OsMemPoolInfo.waterLine 池子水位警戒线，跟咱三峡大坝发洪水时的警戒线 175米 类似，告知上限，水一旦漫过此线就有重大风险，waterLine一词很形象，内核很多思想真来源于生活。
OsMemPoolInfo.curUsedSize 所有已分配内存大小的叠加。

freeListBitmap 空闲位图，这是tlfs算法的一二级表示，是个长度为7的整型数组

#define OS_MEM_BITMAP_WORDS     ((OS_MEM_FREE_LIST_COUNT >> 5) + 1) 
#define OS_MEM_FREE_LIST_COUNT  (OS_MEM_SMALL_BUCKET_COUNT + (OS_MEM_LARGE_BUCKET_COUNT << OS_MEM_SLI)) 
#define OS_MEM_LARGE_START_BUCKET       7 /// 大桶的开始下标
#define OS_MEM_SMALL_BUCKET_COUNT       31 ///< 小桶的偏移单位 从 4 ~ 124 ,共32级
#define OS_MEM_SLI                      3 ///< 二级小区间级数,

这一坨坨的宏看着有点绕，简单说就是鸿蒙对申请大小分成两种情况