TLSF算法分析

TLSF算法分析注:本文的大部分内容摘录自论文《TLSF:aNewDynamicMemoryAllocatorforReal-TimeSystems》,可以通过“科学上网”访问如下链接阅读原文:http://www.gii.upv.es/tlsf/files/ecrts04_tlsf.pdf。什么是TLSFTLSF是TwoLevelSegregatedFitmemoryal

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。

注:本文的大部分内容摘录自论文《TLSF: a New Dynamic Memory Allocator for Real-Time Systems》,可以通过“科学上网”访问如下链接阅读原文:http://www.gii.upv.es/tlsf/files/ecrts04_tlsf.pdf。

什么是TLSF

TLSF是Two Level Segregated Fit memory allocator的缩写,是一种动态内存分配算法。名称中有两个关键词,Segregated Fit和Two Level。

首先我们来了解什么是Segregated Fit。在内存分配算法中,空闲内存块的管理是算法的核心。根据寻找空闲内存块的策略,可以将内存分配算法分为以下几种:

  • Sequential Fit:将所有的空闲内存块,放入到一个单向/双向链表中。这是最基础的管理策略。算法非常简单,但寻找空闲内存块的效率依赖于链表的大小。
  • Segregated Fit:将所有的空闲块,放入到一组链表中,每一个链表中只包含某一个大小范围的空闲块。例如最典型的dlmalloc算法。
  • Buddy System: Segregate Fit算法的变种,具有更好的切割和合并效率,又很多变种,如Binary Buddies,Fibonacci Buddies, Weighted Buddies等。通常这类算法的内部碎片化问题比较严重。
  • Indexed Fit:通过一些高阶的数据结构来索引(Index)空闲的内存块。例如基于平衡树的“Best Fit”算法。
  • Bitmap Fit: Indexed Fit算法的变种,通过一小段内存的位图来标记对应的内存是空闲的还是使用中。

所以TLSF是一种通过一组链表来管理不同大小内存块的内存分配算法。

为什么称为Two Level?

基本的Segregated Fit算法是使用一组链表,每个链表只包含特定长度范围来的空闲块的方式来管理空闲块的,这样链表数组的长度可能会很大。如下图,TLSF为了简化查找定位过程,使用了两层链表。第一层,将空闲内存块的大小根据2的幂进行分类,如(16、32、64…)。第二层链表在第一层的基础上,按照一定的间隔,线性分段。比如2的6次方这一段,分为4个小区间【64,80),【80,96),【96,112),【112,128).每一级的链表都有一个bitmap用于标记对应的链表中是否有内存块。比如第一级别bitmap的后4bit位0100,即2的6次方这个区间有空闲块。对应的第二级链表的bitmap位0010及【80,96)这个区间有空闲块,即下面的89 Byte。

TLSF算法分析

给定一个内存块的大小,确定在两级链表中的位置(f,s)的算法如下:

TLSF算法分析

其中2的SLI次幂表示第二级链表的区间大小,比如上图中,区间大小为16,即2的4次方。这样大小为460字节的空闲快在链表中的位置为f=8,s=12,如下图:

TLSF算法分析

TLSF适用环境

实时系统RTOS对内存分配算法有以下两个要求:

  • 内存分配/释放的执行时间可预期,可接受的。由于RTOS对指令的执行时间有严格要求,所以常常采用静态内存分配的方法,以获得一个可以预期的执行时间。
  • 内存分配算法的碎片化程度要低,这是由于RTOS往往长时间执行,碎片化程度高会导致内存分配失败。

TLSF算法的目标运行系统是:

  • 可信的执行环境,Trusted Environment,应用不会故意破坏数据或者窃取数据。
  • 有限的物理内存。
  • 没有物理MMU来支持虚拟内存。

为了在这样的环境下运行,TLSF算法使用了如下的策略:

  • Immediate coalescing,立即合并,当内存块被释放后,立即与相邻的空闲内存块合并,以获得一个更大的空闲块,插入到链表的相应位置。这样可以减少碎片化。
  • Splitting threshold,分割阈值,最小可分配的内存块大小为16字节,应用一般不会分配一些基本的数据结构,如int、char等。限定最小可分配大小为16字节,这样可以在空闲的内存块中存储一些管理信息。
  • Good-fit strategy,TLSF会尽可能的返回一个最小的、能够满足需求的内存块。
  • Same strategy for all block sizes,对于不同大小的内存请求,TLSF只有一个分配策略,实现相对简单,执行时间可以预期。相应的dlmalloc根据所请求的内存大小不同,有多达4种内存分配策略。
  • Memory is not cleaned-up,分配个应用的内存没有被请0.

TLSF的特点在于:

  • 可以预期的分配执行时间,无论对于多达的内存分配请求,TLSF可以在限定的时间内完成分配。
  • 碎片化程度低。

未完待续

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请联系我们举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-站长,转载请注明出处:https://javaforall.net/147338.html原文链接:https://javaforall.net

(0)
全栈程序员-站长的头像全栈程序员-站长


相关推荐

  • Web后端开发入门(2)

    Web后端开发入门(2)搭建JavaWeb应用开发环境–Tomcat服务器下载与安装首先,搜索Tomcat,找到如图网址点击,进入Tomcat官网在最左边一栏,有个Download,找到最新版Tomcat9,点击下拉,找到如上图所示位置,Core核心:zip版,tar.gz版(Linux系统),32位版,64位版,安装版。前几个版本都不需要安装,如果你需要安装就下载最后一个,然后选中自己要下载的版本,下载。安装…

    2022年6月22日
    25
  • WPF面板布局介绍Grid、StackPanel、DockPanel、WrapPanel

    WPF面板布局介绍Grid、StackPanel、DockPanel、WrapPanelWPF面板布局介绍Grid、StackPanel、DockPanel、WrapPanel回顾上一篇,我们介绍了基本控件及控件的重要属性和用法,我们本篇详细介绍WPF中的几种布局容器及每种布局容器的使用场景,当然这些都是本人在实际项目中的使用经验,可能还存在错误之处,还请大家指出。本文大纲1、Grid2、StackPanel3、DockPanel…

    2022年7月22日
    5
  • Java中的5大队列,你知道几个?

    Java中的5大队列,你知道几个?本文已收录至https://github.com/vipstone/algorithm《算法图解》系列。通过前面文章的学习《一文详解「队列」,手撸队列的3种方法!》我们知道了队列(Queue)是

    2022年7月2日
    20
  • JavaScript 学习笔记——cssText

    JavaScript 学习笔记——cssText平常编写代码,更改一个元素样式的时候,自己都是用obj.style.width=”200px”;obj.style.position=”absolute”;obj.style.left=”100px”;之类的代码进行设置,这样的话如果更改样式很多的时候,就要写很多代码,难道不能像Jquery那样使用$(obj).css(……);这样进行设置么?于是自己搜了下使用Javascript批

    2022年7月14日
    14
  • 为什么安装的软件不在桌面上_手机360桌面设置

    为什么安装的软件不在桌面上_手机360桌面设置成功在RedFlagLinux5.0桌面版安装oralce10(转)[@more@]  本文中描述的步骤可能有些不是必须的,但笔者没有进一步验证,故将安装过程中的所有步骤均列出在此。1.安装RedflagLinux…

    2022年8月20日
    8
  • QQ机器人制作教程,超详细「建议收藏」

    QQ机器人制作教程,超详细「建议收藏」目录前期准备1、机器人框架的下载和配置2、python的配置和安装具体实现1、发送信息2、获取群成员列表3、接收上报的事件4、实现简单的自动回复下一篇文章介绍更多功能前期准备1、机器人框架的下载和配置首先需要一个qq机器人框架,我使用的是基于mirai以及MiraiGo开发的go-cqhttp(里面有开发文档)。框架下载地址Windows下32位文件为go-cqhttp-v*-windows-386.zipWindows下64位文件为go-cqhttp-v*-windows-amd6

    2022年9月5日
    2

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注全栈程序员社区公众号