freeRTOS源碼中內(nèi)存管理的方案

freeRTOS源碼中提供了五種內(nèi)存管理的方案，可以說是很方便了。實(shí)際需要使用哪一種，可以根據(jù)自己項(xiàng)目的需要進(jìn)行選擇，都是可以的。

那這五種不同的內(nèi)存管理方式都有哪些差異呢？按照官方給出的說明，這五種內(nèi)存管理的特點(diǎn)分別如下：

1、內(nèi)存管理方式 1（heap_1.c）

heap_1 動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式是五種動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式中最簡單的，這種方式的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理一旦申請 了相應(yīng)內(nèi)存后，是不允許被釋放的。

盡管如此，這種方式的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理還是可以滿足許多的嵌入式項(xiàng)目的， 因?yàn)橛行┣度胧?a target="_blank">產(chǎn)品在系統(tǒng)啟動(dòng)階段就明確了任務(wù)創(chuàng)建、事件標(biāo)志組、信號(hào)量、消息隊(duì)列等資源的使用情況， 而且這些資源是整個(gè)運(yùn)行過程中都要一直使用的，并不打算釋放或者丟棄，所以也就不需要釋放內(nèi)存。

FreeRTOS 的 動(dòng)態(tài)內(nèi)存可以申請的大小范圍可以在 FreeRTOSConfig.h 文件中進(jìn)行了定義：

#define configTOTAL_HEAP_SIZE   ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) //單位字節(jié)

這個(gè)宏其實(shí)是規(guī)定了操作系統(tǒng)的堆棧空間的總大小，動(dòng)態(tài)申請的內(nèi)存大小是不能操作這個(gè)這個(gè)值的。

我們可以通過函數(shù) xPortGetFreeHeapSize 就能獲得 FreeRTOS 動(dòng)態(tài)內(nèi)存的剩余情況，進(jìn)而可以根據(jù)剩余情況優(yōu)化 動(dòng)態(tài)內(nèi)存的大小。

heap_1 方式的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理有以下特點(diǎn)：

1）項(xiàng)目不需要?jiǎng)h除任務(wù)、信號(hào)量、消息隊(duì)列等已經(jīng)創(chuàng)建的資源。

2）所申請的動(dòng)態(tài)內(nèi)存的時(shí)間是固定的，并且不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

3）是一種靜態(tài)內(nèi)存分配方案，因?yàn)樯暾埖膬?nèi)存是不會(huì)被釋放掉。

2、內(nèi)存管理方式 2（heap_2.c）

heap_2 動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理利用了自適應(yīng)算法，并且支持內(nèi)存釋放， 但是不支持內(nèi)存碎片整理。

FreeRTOS 的 動(dòng)態(tài)內(nèi)存可以申請的大小范圍可以在 FreeRTOSConfig.h 文件中進(jìn)行了定義：

#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) //單位字節(jié)

通過函數(shù) xPortGetFreeHeapSize 能獲得 FreeRTOS 動(dòng)態(tài)內(nèi)存的剩余，可以根據(jù)剩余情況優(yōu)化動(dòng)態(tài)內(nèi)存的大小。

heap_2 方 式的內(nèi)存管理有以下特點(diǎn)：

1）在不考慮內(nèi)存碎片的情況下，這種方式支持重復(fù)的任務(wù)、信號(hào)量、事件標(biāo)志組、軟件定時(shí)器等內(nèi)部資源 的創(chuàng)建和刪除。因?yàn)椴皇褂玫馁Y源是支持釋放的，所以可以讓內(nèi)存資源得到反復(fù)的使用！

2）如果申請和釋放的動(dòng)態(tài)內(nèi)存大小是隨機(jī)的，不建議采用這種動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式。

3）項(xiàng)目中需要重復(fù)的創(chuàng)建和刪除任務(wù)，如果每次創(chuàng)建需要?jiǎng)討B(tài)內(nèi)存大小相同，那么 heap_2 比 較適合，但每次創(chuàng)建需要?jiǎng)討B(tài)內(nèi)存大小不同，那么方式 heap_2 就不合適了，因?yàn)槿菀桩a(chǎn)生內(nèi)存 碎片，內(nèi)存碎片過多的話會(huì)導(dǎo)致無法申請出一個(gè)大的內(nèi)存塊出來。

4）項(xiàng)目中需要重復(fù)的創(chuàng)建和刪除消息隊(duì)列，也會(huì)出現(xiàn)類似上面的情況。

5）直接的調(diào)用函數(shù) pvPortMalloc() 和 vPortFree() 也容易出現(xiàn)內(nèi)存碎片。如果按一定順序的申請和釋放，基本沒有內(nèi)存碎片的，而不按順序的隨機(jī)申請和釋放容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

6）如果隨機(jī)的創(chuàng)建和刪除任務(wù)、消息隊(duì)列、事件標(biāo)志組、信號(hào)量等內(nèi)部資源也容易出現(xiàn)內(nèi)存碎片。

3、 內(nèi)存管理方式 3（heap_3.c）

這種方式實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存管理是對編譯器提供的 malloc 和 free 函數(shù)進(jìn)行了封裝，保證是線程安全的。

FreeRTOS 的動(dòng)態(tài)內(nèi)存大小在 FreeRTOSConfig.h 文件中進(jìn)行了定義：

#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) //單位字節(jié)

heap_3 方式的內(nèi)存管理有以下特點(diǎn)：

1）需要編譯器提供 malloc 和 free 函數(shù)。

2）不具有時(shí)間確定性，即申請動(dòng)態(tài)內(nèi)存的時(shí)間不是固定的。

3）增加 RTOS 內(nèi)核的代碼量。

另外要特別注意一點(diǎn)，這種方式的動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請和釋放不是用的 FreeRTOSConfig.h 文件中定義的heap空間大小，而是用的編譯器設(shè)置的heap空間大小。

4、內(nèi)存管理方式 4（heap_4.c）

heap_4 動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理利用了最適應(yīng)算法，且支持內(nèi)存碎片的回 收并將其整理為一個(gè)大的內(nèi)存塊。

FreeRTOS 的動(dòng)態(tài)內(nèi)存大小在 FreeRTOSConfig.h 文件中進(jìn)行了定義：

#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) //單位字節(jié)

heap_4 同時(shí)支持將動(dòng)態(tài)內(nèi)存設(shè)置在指定的 RAM 空間位置。

通過函數(shù) xPortGetFreeHeapSize 就能獲得 FreeRTOS 動(dòng)態(tài)內(nèi)存的剩余。

使用函數(shù) xPortGetMinimumEverFreeHeapSize 能夠獲取從系統(tǒng)啟 動(dòng)到當(dāng)前時(shí)刻的動(dòng)態(tài)內(nèi)存最小剩余。

heap_4 方式的 內(nèi)存管理有以下特點(diǎn)：

1）可以用于需要重復(fù)的創(chuàng)建和刪除任務(wù)、信號(hào)量、事件標(biāo)志組、軟件定時(shí)器等資源的項(xiàng)目中。

2）調(diào)用 pvPortMalloc() 和 vPortFree()，即使每次申請的內(nèi)存大小都不同，也不會(huì)產(chǎn) 生很多的內(nèi)存碎片。

3）申請動(dòng)態(tài)內(nèi)存的時(shí)間不是確定的。

5、 內(nèi)存管理方式 5 （heap_5.c）

如果希望申請的空間可以采用不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)，比希望可以將內(nèi)存定義在內(nèi)部 SRAM 中的某一部分，或者外部 SRAM 的一部分，就可以采用 heap_5 動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理 方式。

heap_5 內(nèi)存管理通過函數(shù) vPortDefineHeapRegions 進(jìn)行初始化的，即在創(chuàng)建任 務(wù) FreeRTOS 的內(nèi)部資源前要優(yōu)先調(diào)用這個(gè)函數(shù) vPortDefineHeapRegions，否則是無法通過函數(shù) pvPortMalloc 申請到動(dòng)態(tài)內(nèi)存的。

6、這五種內(nèi)存申請方式的比較

有關(guān)五種動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理方式簡單總結(jié)如下：

1）heap_1.c：五種方式里面最簡單的，但是申請的內(nèi)存不允許釋放。

2）heap_2.c：支持動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請和釋放，但是不支持內(nèi)存碎片的處理，無法將碎片內(nèi)存合并成一個(gè)大的內(nèi)存塊。

3）heap_3.c：將編譯器自帶的 malloc 和 free 函數(shù)進(jìn)行簡單的封裝，以支持線程安全，即支持多任務(wù)調(diào) 用。

4）heap_4.c：支持動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請和釋放，支持內(nèi)存碎片處理，支持將動(dòng)態(tài)內(nèi)存設(shè)置在個(gè)固定的地址（內(nèi)部或者外部 RAM）。

5）heap_5.c：在 heap_4.c 的基礎(chǔ)上支持將動(dòng)態(tài)內(nèi)存設(shè)置在不連續(xù)的區(qū)域上。

其實(shí)大多數(shù)項(xiàng)目中使用的都是 heap_4.c 這種內(nèi)存的管理方式，這種方式支持動(dòng)態(tài)內(nèi)存的申請和釋放，支持內(nèi)存碎片處理，還支持將動(dòng)態(tài)內(nèi)存設(shè)置在個(gè)固定的地址，對大多數(shù)的項(xiàng)目都有很高的滿足性，基本上都能夠適配上了！

五種方式不分優(yōu)劣吧，看自己的項(xiàng)目的需求，合適才是最好的?。?！