嵌入式Linux：内存碎片

Question

在许多嵌入式系统中，内存碎片是一个问题。特别是对于长时间运行的软件（月，年等等）。对于许多项目，解决方案是不使用动态内存分配，例如malloc / free和new / delete。尽可能使用全局内存，频繁分配和释放的类型的内存池是避免动态内存管理使用的好策略。

在嵌入式Linux中，这是如何解决的？我看到许多库使用动态内存。是否存在操作系统用于防止内存碎片的机制？它会定期清理堆吗？或者应该避免在嵌入式环境中使用这些库？

Answer 1

没有非移动内存分配器可以避免至少一个log（M / m）因子的碎片，其中M =最大对象请求的大小，m =最小对象请求的大小（这是一个由Robson引起的经典结果，1971年。

我与那些进行实时系统编程的人（包括空中客车公司）一起工作，他们刻意避免使用动态内存分配，而不是像你提到的那样使用池。

然而，操作系统和内存分配之间存在很大差异。动态内存分配作为程序员的一部分，是库的一部分，与OS几乎没有关系（除了作为内存源）。 Linux本身使用基于slab的内存分配器用于其内部目的;我假设嵌入式Linux做了同样的事情，但我不确定。

Answer 2

恕我直言，在任何一种情况下，您都可以搜索内存分配算法，这会导致更少的碎片。并且，在测量内存要求后配置此算法或内存分配实现。

我可以推荐TLSF作为开头。

Answer 3

这取决于你如何使用内存。

Linux在大多数情况下使用虚拟内存，其中应用程序将内存视为连续的内存块。底层内核完成虚拟内存和物理内存之间的所有手动映射，因此您无需处理它。 从物理上讲，你的记忆可能会散乱，但是你的应用程序看不到它。

现在，如果你真的想要连续的物理内存怎么办？当您想要执行DMA或硬件的其他一些硬性要求时，通常会发生这种情况。在这种情况下，您可以分配指向特定物理内存的内存页面。但是你必须把它作为除了常态之外的例外。

我设计了我的系统，使大多数驱动程序（除了“实时”驱动程序）进入用户空间。这样你就可以获得用户空间的所有好处（更多的库，语言），如果你有错误就不要杀死内核，并利用可用的虚拟内存。