转载：【lwip】03-内存管理 - 李柱明 - 博客园

目录

• 前言
• 3. 内存管理
  • 3.1 内存分配策略
    • 3.1.1 固定大小的内存块
    • 3.1.2 可变大小分配
  • 3.2 动态内存池（pool）
    • 3.2.1 介绍
    • 3.2.2 内存池的预处理
    • 3.2.3 内存池的初始化
    • 3.2.4 内存分配
    • 3.2.5 内存释放
  • 3.2.6 内存池源码定义简要分析
    • 定义内存池资源源码分析
    • 保存各个内存池控制块地址
    • 定位所有内存池
  • 3.3 动态内存堆
    • 3.3.1 内存堆组织结构
    • 3.3.2 内存堆初始化
    • 3.3.3 内存堆分配
    • 3.3.4 内存堆释放
  • 3.4 使用 C 库的 malloc 和 free 来管理内存
  • 3.5 lwip 中的配置
    • 3.5.1 几个重要的宏
    • 3.5.2 内存池的方式实现内存堆分配配置
• 附件-代码
  • memp_init();
  • memp_malloc();
  • memp_free();
  • 内存堆组织结构源码
  • mem_init();
  • mem_malloc();
  • mem_free();

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前言

想说的：

内存的动态申请&释放最重要的参考是指针；

申请得到的内存返回的是可用空间的其实地址（指针）；

释放时也是传入该地址（指针）让内部算法进行释放。

一般这些地址前面部分是内存分配器管理的空间，用于管理本小段内存。

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3. 内存管理

lwip 提供两种简单高效的动态内存管理策略：

1. 动态内存堆管理（heap）
2. 动态内存池管理（pool）

3.1 内存分配策略

一般内存分配策略分两种：

1. 分配固定大小的内存块；
2. 利用内存堆进行动态分配。

lwip 支持 C 标准库中的 malloc 和 free 进行内存分配。（不建议使用）

3.1.1 固定大小的内存块

系统在初始化的时候会把可用的内存划分为 N 块固定大小的内存。然后通过单链表的方式把这些内存块连接起来。

用户申请的时候直接在链表的头部取出，且只能申请到固定大小的内存块。

释放的时候把内存块放到链表头部即可。

优点：

• 分配效率高。
• 没有内存碎片。

缺点：

• 可能会浪费内存。（如：单个内存块的单位很大，而实际申请使用很小）

3.1.2 可变大小分配

可变大小分配的算法有很多种，lwip 采用 First Fit（首次拟合）内存管理算法：

• 申请内存时只要找到一个比所请求的内存大的空闲块，就从中切割出合适的块，并把剩余的部分返回到动态内存堆中；

• 这种分配策略分配的内存块大小有限制，要求请求的分配大小不能小于 MIN_SIZE，否则请求会被分配到 MIN_SIZE 大小的内存空间；

• 在申请到的内存前面几个字节是内存分配器管理用的私有数据，也就是本段内存控制块，不允许用户修改。

结构参考：

• 

优点：

• 在限定上、下线的条件下，用户可自由申请需要的大小空间。
• 首次拟合，分配速度稍快。

缺点：

• 容易造成内存碎片。

  • 内存碎片：内存空间是有的，都是不连续，都是很小块。用户在申请大空间时就会申请失败。

3.2 动态内存池（pool）

lwip 使用到动态内存池的原因是很多协议首部或者控制块是固定大小的。

3.2.1 介绍

系统将所有可用区域以固定大小的字节单位进行划分，然后用单链表将所有空闲内存块连接起来。

同一链表中，所有节点大小都是相同的。这种分配只是前面讲的((20210803155807-x09b60h))的一个升级。

申请大小必须是指定固定大小字节的值（如 4、8、16 等等）。

lwip 源文件中 memp.c 和 memp.h 就是动态内存池分配策略。

3.2.2 内存池的预处理

在 lwip 内存初始化时，会初始化相应的内存池：

内核按照宏配置以固定的单位划分内存，然后用链表管理所有空闲块，组成一个内存池。

使用：

• 外边提供 LWIP_MEMPOOL 宏定义，然后在包含 memp_std.h 文件，编译器就会处理。