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慣有嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理方案研究
摘要：嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理機制必須滿足實時性和可靠性的要求，嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理方案研究。本文以開源的的操作系統(tǒng)RTEMS為例，介紹嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存管理的要求、存在的問題以及解決的策略。
引言
內(nèi)存管理機制是嵌入式系統(tǒng)研究中的一個重點和難點的問題，它必須滿足以下幾個特性：
①實時性。從實時性的角度出發(fā)，要求內(nèi)存分配過程要盡可能地快。因此，在嵌入式系統(tǒng)中，不可能采用通用操作系統(tǒng)的一些復雜而完善的內(nèi)存分配策略，一般沒有段頁式的虛存管理機制；而是采用簡單、快速的內(nèi)存分配方案，其分配方案也因程序?qū)崟r性的要求而異。例如，VxWorks系統(tǒng)采用簡單的“首次適應(yīng)，立即聚合”方法；VRTX中采用多個固定尺寸存儲塊的binning方案。
②可靠性。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境千變?nèi)f化，在有些特定情況下，對系統(tǒng)的可靠性要求極高，內(nèi)存分配的請求必須得到滿足，如果分配失敗則可能會帶來災難性的后果。比如，飛機的燃油檢測系統(tǒng)。在飛機飛行過程中，如果燃料發(fā)生泄漏，系統(tǒng)應(yīng)該立即檢測到，并發(fā)出相應(yīng)的警報等待飛行員及時處理。如果因為內(nèi)存分配失敗而不能相應(yīng)地操作，就可能發(fā)生機毀人亡的事故。
③高效性。內(nèi)存分配要盡可能地減少浪費。不可能為了保證滿足所有的內(nèi)存分配請求而將內(nèi)存配置得很大。一方面，嵌入式系統(tǒng)對成本的要求使得內(nèi)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(tǒng)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(nèi)存容量是很有限的。
針對以上三個約束條件，市場上主流的嵌入式操作系統(tǒng)，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(tǒng)只提供了應(yīng)用開發(fā)的接口，其底層的實現(xiàn)方案不可見。本文以開源的嵌入式操作系統(tǒng)RTEMS為例，分析了嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理所面臨的問題，研究了其底層實現(xiàn)的解決方案。
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