memory-management - 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（数月、数年等）的软件。对于许多项目，解决方案是简单地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，频繁分配和释放类型的内存池是避免使用动态内存管理的好策略。

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。操作系统是否有防止内存碎片的机制？它会定期清理堆吗？还是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 = 最小对象的大小（这是由于致罗布森，1971 年）。

我与从事实时系统编程的人一起工作（包括在空中客车公司），他们刻意避免使用动态内存分配，而是使用池，正如你提到的。

但是，操作系统和内存分配之间存在很大差异。向程序员公开的动态内存分配是库的一部分，与操作系统几乎没有关系（作为内存来源除外）。Linux 本身使用基于slab 的内存分配器来实现其内部目的；我认为嵌入式 Linux 也是如此，但不确定。

Answer 2

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。底层内核完成了虚拟内存和物理内存之间的所有手动映射，因此您不必处理它。从物理上讲，您的内存可能会四处散落，但您的应用程序看不到这一点。

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一个例外而不是规范。

我设计我的系统的方式是让大多数驱动程序（“实时”驱动程序除外）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），如果你有一个错误，不要杀死内核，并利用可用的虚拟内存。

Answer 3

恕我直言，无论哪种情况，您都可以搜索内存分配算法，从而减少碎片。并且，在测量您的内存需求后配置此算法或您的内存分配实现。

我可以推荐TLSF作为开始。