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)
上一篇 2022年6月30日 下午2:00
下一篇 2022年6月30日 下午2:00


相关推荐

  • MJKDZ PS2手柄控制OskarBot小车(一):Arduino串口发送数据

    MJKDZ PS2手柄控制OskarBot小车(一):Arduino串口发送数据MJKDZPS2手柄控制OskarBot小车(一):Arduino串口发送数据【目录】    -1、无线通信模块设置        -1.1设置参数        -1.2调试步骤    -2、按键与通信格式        -2.1PS2按键定义        -2.2发送数据格式    -3、源代码        -3.1串口手…

    2022年5月18日
    42
  • 应广单片机(MCU单片机科普)

    应广单片机(MCU单片机科普)应广单片机 史上最强单片机科普 MCU 是 Microcontrol 的简称 中文叫微控制器 俗称单片机 是把 CPU 的频率与规格做适当缩减 并将内存 计数器 USB A D 转换 UART PLC DMA 等周边接口 甚至 LCD 驱动电路都整合在单一芯片上 形成芯片级的计算机 为不同的应用场合做不同组合控制 诸如手机 PC 外围 遥控器 至汽车电子 工业上的步进马达 机器手臂的控制等 都可见到 MCU 的身影 转存失败重新上传取消单片机发展简史单片机出现的历史并不长 但发展十分迅猛 它的产生与发展和微处理

    2026年3月26日
    3
  • C语言 爱心代码(颜色可改)

    C语言 爱心代码(颜色可改)代码 include stdio h include windows h include tchar h intmain system color2 这里修改颜色码 doublex y a for y 1 5 y gt 1 5 y 0 1214 for x 1 5 x lt 1 5 x 0 05 a x x y y 1 tchar h windows h stdio h

    2026年1月20日
    2
  • pidstat_使用pidstat查看进程资源使用情况

    pidstat_使用pidstat查看进程资源使用情况引言在查看系统资源使用情况时,很多工具为我们提供了从设备角度查看的方法。例如使用iostat查看磁盘io统计信息:linux:~#iostat-d3Device:tpsBlk_read/sBlk_wrtn/sBlk_readBlk_wrtnsda1.670.0040.000…

    2025年5月23日
    6
  • (亲测解决)每次打开excel文件都会出现两个窗口,一个是空白的sheet1,另一个是自己的文档

    (亲测解决)每次打开excel文件都会出现两个窗口,一个是空白的sheet1,另一个是自己的文档目录一、问题描述二、问题原因三、解决步骤3.1Office解决步骤3.2WPS解决步骤一、问题描述每次打开Excel(WPS、Office都会出现,当前版本是Office2016)文件都会出现两个窗口,一个是空白的sheet1,,另一个是自己的文档,让小编是在很烦,因为每次打开一个文件就相当于打开两个,还会让Excel打开速度变慢,在网上找了很多解决办法,卸载重装过…

    2022年10月10日
    6
  • window-onbeforeunload 的使用

    window-onbeforeunload 的使用官方定义 onbeforeunlo 事件在即将离开当前页面 刷新或关闭 时触发 该事件可用于弹出对话框 提示用户是继续浏览页面还是离开当前页面 使用场合当我们界面中有未提交的表单 或者有未保存的文本内容 用户点击关闭按钮 需要浏览器弹出提示框 就需要使用这个事件 onbeforeunlo 调用方式 window addEventList beforeunload func

    2026年3月17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