Buddy算法的μC/OS-II高可靠内存管理方案

　　1 内存管理概述

　　内存管理是操作系统的中心任务之一，其主要任务是组织内存以容纳内核和待执行程序，跟踪当前内存的使用情况，在需要时为进程分配内存，使用完毕后释放并回收内存[1]。目前嵌入式系统中常用的内存管理策略主要有两种——静态内存分配和动态内存分配。

　　静态内存分配： 编译或链接时将所需内存分配好[2]，程序运行起来后所分配的内存不释放。对于实时性和可靠性要求极高的系统，不允许延迟或者分配失效，必须采用静态内存分配的方式。

　　动态内存分配： 根据程序执行过程中所需内存的大小而动态分配内存的策略。此方案按需分配内存，避免了静态分配中的内存浪费，灵活性比较强，给程序的实现带来了很大方便。缺点是容易造成内存碎片，且容易造成程序响应不及时等问题。

　　综上所述，静态内存分配和动态内存分配各有优点，出于嵌入式系统可靠性、实时性及成本、功耗的考虑，如何在两种方案中作出平衡的选择是令嵌入式操作系统设计者头疼的事。一般的嵌入式操作系统都是两种方案的高效结合，μC/OSII也不例外[3]。除此之外，嵌入式操作系统对内存的分配还有以下几点要求[4]：

　　① 可靠性。内存分配的请求必须得到满足，如果分配失败可能会带来灾难性的后果。比如，航天飞机的嵌入式操作系统若发生内存分配失效，损失是不可估量的。

　　② 快速性。嵌入式系统对实时性的保证，要求简单、快速地分配内存。

　　③ 高效性。嵌入式系统中内存是一种有限、昂贵的资源，内存分配要尽可能地减少浪费。

　　μC/OSII作为一种典型的嵌入式操作系统，其内存管理同样要满足以上3点要求，下面简单介绍μC/OSII的内存管理策略，并分析其不足之处。

　　2 μC/OSII动态内存管理方案及不足

　　2.1 μC/OSII内存管理方案简介

　　μC/OSII内存管理模块主要由一个数据结构体和5个函数组成：

　　◆ 内存控制块数据结构OS_MEM;

　　◆ 内存分区创建函数OSMemCreate(void *addr, INT32U nblks, INT32U blksize, INT8U *err);

　　◆ 内存块分配函数OSMemGet(OS_MEM *pmem , INT8U *err);

　　◆ 内存块释放函数OSMemPut(OS_MEM *pmem , void *pblk);

　　◆ 内存分区状态查询函数OSMemQuery(OS_MEM *pmem, OS_MEM_DATA *p_mem_data);

　　◆ 内存控制块链表初始化函数OSMemInit(void)。

　　μC/OSII用一个内存控制块(OS_MEM)来管理内存分区，主要通过以下4步来管理：

　　① 内存控制块链表初始化函数OSMemInit()负责创建空内存控制块结构的链表，链表长度由内核OS_CFG.H文件中定义的OS_MAX_MEM_PART宏确定。