RT-Thread-[RealTouch例程]静态内存管理之内存池RT-Thread问答社区

[RealTouch例程]静态内存管理之内存池

发布于 2012-08-28 22:49:45 浏览：4345 订阅该版

实验目的
?	快速熟悉了解静态内存池相关的背景知识，API以及相关概念

硬件说明
本实验使用RT-Thread官方的Realtouch开发板作为实验平台。涉及到的硬件主要为
?	串口3，作为rt_kprintf输出，需要连接JTAG扩展板
具体请参见《Realtouch开发板使用手册》
 实验原理及程序结构
 内存池管理结构示意图
![mempool.png](/uploads/88_7b395a341b52d82b9fcc4882402e5893.png)
内存池管理是一种静态的内存管理方法，它将一块连续的内存区域划分成几个大小不同的内存池，每个内存池中有固定数目个相同大小的内存块。使用者使用内存池方式申请内存时需要指定内存块大小，然后内存池管理算法会从对应块大小的内存池链表上进行分配内存块，返还给使用者；
这种内存分配的好处在于没有内存碎片，能够充分地使用每一个内存块，缺点在于每一个内存块大小固定，不够灵活。
内存池方式的内存管理方法适用于需要频繁使用和销毁内存对象的场合。

实验设计
本实验的主要设计目的是帮助读者了解内存管理中静态内存的分配和释放相关的API。

源程序说明
本实验对应1_kernel_mempool
系统依赖
在rtconfig.h中需要开启
```	#define RT_USING_HEAP```
此项可选，开启此项可以创建动态线程和动态信号量，如果使用静态线程和静态信号量，则此项不是必要的
```	#define RT_USING_CONSOLE```
此项必须，本实验使用rt_kprintf向串口打印按键信息，因此需要开启此项
主程序说明
我们首先定义了一个内存池的数据结构，和用于演示的两个线程
全局变量定义
```static rt_uint8_t *ptr[48];
static rt_uint8_t mempool[4096];
static struct rt_mempool mp;

static rt_thread_t tid1 = RT_NULL;
static rt_thread_t tid2 = RT_NULL;
```内存池的初始化及线程创建
```int rt_application_init()
{
    int i;
    for (i = 0; i < 48; i ++) ptr* = RT_NULL;

/* 初始化内存池对象 ,每块分配的大小为80，但是另外还有大小为4的控制头，所以实际大小为84*/
    rt_mp_init(&mp, "mp1", &mempool[0], sizeof(mempool), 80);

/* 创建线程1 */
    tid1 = rt_thread_create("t1",
		thread1_entry, RT_NULL, 512, 8, 10);
    if (tid1 != RT_NULL)
        rt_thread_startup(tid1);

/* 创建线程2 */
    tid2 = rt_thread_create("t2",
    thread2_entry, RT_NULL, 512, 9, 10);
    if (tid2 != RT_NULL)
        rt_thread_startup(tid2);

return 0;
}
```可以看到内存池的总大小也就是sizeof(mempool),每个分块大小为80。两个线程，tid1优先级高于tid2。
线程入口程序
```static void thread1_entry(void* parameter)
{
    int i,j = 1;
    char *block;

while(j--)
    {
        for (i = 0; i < 48; i++)
        {
            /* 申请内存块 */
            rt_kprintf("allocate No.%d
", i);
            if (ptr* == RT_NULL)
            {
                ptr* = rt_mp_alloc(&mp, RT_WAITING_FOREVER);
            }
        }

/* 继续申请一个内存块，因为已经没有内存块，线程应该被挂起 */
        block = rt_mp_alloc(&mp, RT_WAITING_FOREVER);
        rt_kprintf("allocate the block mem
");
        /* 释放这个内存块 */
        rt_mp_free(block);
        block = RT_NULL;
    }
}

```
```/* 线程2入口，线程2的优先级比线程1低，应该线程1先获得执行。*/
static void thread2_entry(void *parameter)
{
    int i,j = 1;

while(j--)
    {
        rt_kprintf("try to release block
");

for (i = 0 ; i < 48; i ++)
        {
            /* 释放所有分配成功的内存块 */
            if (ptr* != RT_NULL)
            {
                rt_kprintf("release block %d
", i);

rt_mp_free(ptr*);
                ptr* = RT_NULL;
            }
        }

/* 休眠10个OS Tick */
        rt_thread_delay(10);
    }
}

```编译调试及观察输出信息
编译请参见《RT-Thread配置开发环境指南》完成编译烧录，参考《Realtouch开发板使用手册》完成硬件连接，连接扩展板上的串口和jlink。
运行后可以看到如下信息：

| /
- RT -     Thread Operating System
 / |      1.1.0 build Aug 10 2012
 2006 - 2012 Copyright by rt-thread team
allocate No.0
allocate No.1
allocate No.2
allocate No.3
allocate No.4
allocate No.5
allocate No.6
allocate No.7
allocate No.8
allocate No.9
allocate No.10
allocate No.11
allocate No.12
allocate No.13
allocate No.14
allocate No.15
allocate No.16
allocate No.17
allocate No.18
allocate No.19
allocate No.20
allocate No.21
allocate No.22
allocate No.23
allocate No.24
allocate No.25
allocate No.26
allocate No.27
allocate No.28
allocate No.29
allocate No.30
allocate No.31
allocate No.32
allocate No.33
allocate No.34
allocate No.35
allocate No.36
allocate No.37
allocate No.38
allocate No.39
allocate No.40
allocate No.41
allocate No.42
allocate No.43
allocate No.44
allocate No.45
allocate No.46
allocate No.47
try to release block
release block 0
allocate the block mem
release block 1
release block 2
release block 3
release block 4
release block 5
release block 6
release block 7
release block 8
release block 9
release block 10
release block 11
release block 12
release block 13
release block 14
release block 15
release block 16
release block 17
release block 18
release block 19
release block 20
release block 21
release block 22
release block 23
release block 24
release block 25
release block 26
release block 27
release block 28
release block 29
release block 30
release block 31
release block 32
release block 33
release block 34
release block 35
release block 36
release block 37
release block 38
release block 39
release block 40
release block 41
release block 42
release block 43
release block 44
release block 45
release block 46
release block 47
结果分析
本例程主要想要体现的就是内存池的初始化、分配以及释放，关于内存池相关更多API可以从编程指南上获得了解。
直接观察打印结果，可以看到在打印出48个alloc成功信息后，thread1因为申请不到新的内存块而被挂起，thread2获得控制权，打印出
```try to release block```
然后依次将由thread1中48个分得的内存块全部释放
```for (i = 0 ; i < 48; i ++)
        {
            /* 释放所有分配成功的内存块 */
            if (ptr* != RT_NULL)
            {
                rt_kprintf("release block %d
", i);

rt_mp_free(ptr*);
                ptr* = RT_NULL;
            }
        }
```在 thread2释放完第一个内存块后，内存池中有了可用内存块，会将挂起在该内存池上的thread1线程唤醒，thread1 从而申请内存块成功，在thread1线程运行结束后，thread2 才继续完成剩余的内存块释放操作。正如实验结果所示。
此外，计算下48个内存块的总大小，结果是80*48=3840 Bytes，而总的内存是 4096 Bytes，应该还是可以有两个内存块可供分配的，但为何实际缺分配不了呢，原因在于每个内存块都必须有一个控制头，这个控制头的大小为4，这样计算一下，的确只能分配48块内存块，48个内存块大小加上控制头大小的结果刚好是4096 Bytes。

![实验3_3静态内存管理之内存池.pdf](/uploads/88_9a0d291dd0918d5e7051cc8ebce28fa8.pdf)
![1_kernel_memory_mempool.zip](/uploads/88_5f2d67829322ef88401b1f209fa49c00.zip)