慣有嵌入式系統內存管理方案研究

　　摘要：嵌入式系統的內存管理機制必須滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性和可靠性的要求，嵌入式系統內存管理方案研究。本文以開(kāi)源的的操作系統RTEMS為例，介紹嵌入式系統中內存管理的要求、存在的問(wèn)題以及解決的策略。

　　引言

　　內存管理機制是嵌入式系統研究中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)的問(wèn)題，它必須滿(mǎn)足以下幾個(gè)特性：

　　①實(shí)時(shí)性。從實(shí)時(shí)性的角度出發(fā)，要求內存分配過(guò)程要盡可能地快。因此，在嵌入式系統中，不可能采用通用操作系統的一些復雜而完善的內存分配策略，一般沒(méi)有段頁(yè)式的虛存管理機制；而是采用簡(jiǎn)單、快速的內存分配方案，其分配方案也因程序對實(shí)時(shí)性的要求而異。例如，VxWorks系統采用簡(jiǎn)單的“首次適應，立即聚合”方法；VRTX中采用多個(gè)固定尺寸存儲塊的binning方案。

　　②可靠性。嵌入式系統應用的環(huán)境千變萬(wàn)化，在有些特定情況下，對系統的可靠性要求極高，內存分配的請求必須得到滿(mǎn)足，如果分配失敗則可能會(huì )帶來(lái)災難性的后果。比如，飛機的燃油檢測系統。在飛機飛行過(guò)程中，如果燃料發(fā)生泄漏，系統應該立即檢測到，并發(fā)出相應的警報等待飛行員及時(shí)處理。如果因為內存分配失敗而不能相應地操作，就可能發(fā)生機毀人亡的事故。

　　③高效性。內存分配要盡可能地減少浪費。不可能為了保證滿(mǎn)足所有的內存分配請求而將內存配置得很大。一方面，嵌入式系統對成本的要求使得內存在其中只是一種很有限的資源；另一方面，即使不考慮成本的因素，系統硬件環(huán)境有限的空間和有限的板面積決定了可配置的內存容量是很有限的。

　　針對以上三個(gè)約束條件，市場(chǎng)上主流的嵌入式操作系統，如VxWorks、嵌入式Linux等均提出了一套有效的解決方案；但是，這些系統只提供了應用開(kāi)發(fā)的接口，其底層的實(shí)現方案不可見(jiàn)。本文以開(kāi)源的嵌入式操作系統RTEMS為例，分析了嵌入式系統內存管理所面臨的問(wèn)題，研究了其底層實(shí)現的解決方案。

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