zephyr笔记 2.3.1 Memmory Slabs
zephyr笔记 2.3.1 Memmory Slabs
1 前言
memory slab 是一个内核对象，它允许从指定的内存区域动态分配内存块。 memory slab 中的所有内存块都有一个固定大小，可以高效地分配和释放它们，避免出现内存碎片问题。
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2 概念
可以定义任意数量的 memory slab。每个 memory slab 都由其内存地址引用。
memory slab 具有以下关键属性：
- 每个块的块大小，以字节为单位。它必须至少有4N个字节长，其中N大于0。
- 可用于分配的块数。它必须大于零。
- 为 memory slab 的块提供内存的缓冲区。它必须至少“块大小”乘以“块数”字节。
memory slab 的缓冲区必须与N字节边界对齐，其中N是大于2的幂（即4,8,16，…）。为确保缓冲区中的所有内存块与此边界相似，块大小必须也是N的倍数。
内存板必须初始化才能使用。这将其所有块都标记为未使用。
需要使用内存块的线程只需向 memory slab 申请分配。当线程完成一个内存块时，它必须将块释放回 memory slab ，以便块可以重用。
如果所有块都在使用中，线程可以选择等待一个可用的块。可能会有任何数量的线程同时在空的 memory slab 上等待; 当内存块变得可用时，它被赋予等待时间最长的最高优先级线程。
与堆不同，如果需要，可以定义多个内存块。可定义一个由较小内存块组成的 memory slab，同时再定义其他较大内存块组成的 memory slab。或者，可以使用内存池对象。
2.1 内部操作
memory slab 的缓冲区是一个固定大小的块的数组，块之间没有浪费的空间。
memory slab 使用链接链表跟踪未分配的块; 每个未使用块的前4个字节提供必要的链接。
3 操作
3.1 定义一块 memory slab
memory slab 是使用 struct k_mem_slab 类型的变量定义的。 它必须通过调用 k_mem_slab_init() 来初始化。
以下代码定义并初始化一个 memory slab ，该 slab 有6个长度为400个字节的块，每个块都对齐到一个4字节的边界。
struct k_mem_slab my_slab;
char __aligned(4) my_slab_buffer[6 * 400];
k_mem_slab_init(&my_slab, my_slab_buffer, 400, 6);或者，可以在编译时通过调用 K_MEM_SLAB_DEFINE 来定义和初始化 memory slab。
以下代码与上面的代码段具有相同的效果。 观察宏定义了 memory slab 和它的缓冲区。
K_MEM_SLAB_DEFINE(my_slab, 400, 6, 4);3.2 分配内存块
内存块通过调用 k_mem_slab_alloc() 来分配。
以下代码构建在上面的示例上，并等待100毫秒以使内存块变为可用，然后用零填充它。 如果没有获得合适的块，则会打印警告。
char *block_ptr;
if (k_mem_slab_alloc(&my_slab, &block_ptr, 100) == 0)) {
memset(block_ptr, 0, 400);
...
} else {
printf("Memory allocation time-out");
}3.3 释放内存块
通过调用 k_mem_slab_free() 来释放内存块。
以下代码构建在上面的示例上，并分配一个内存块，然后在不再需要时释放它。
char *block_ptr;
k_mem_slab_alloc(&my_slab, &block_ptr, K_FOREVER);
... /* use memory block pointed at by block_ptr */
k_mem_slab_free(&my_slab, &block_ptr);4 建议用法
使用 memory slab 来分配和释放固定大小块中的内存。
从一个线程向另一个线程发送大量数据时使用 memory slab 的块，以避免不必要的数据复制。
5 配置选项
无
6 APIs
下列 memory slab API，都在 kernel.h 中提供了：
K_MEM_SLAB_DEFINE
k_mem_slab_init()
k_mem_slab_alloc()
k_mem_slab_free()
k_mem_slab_num_used_get()
k_mem_slab_num_free_get()