嵌入式系统上分层通信堆栈的内存管理[关闭]

Question

这个问题涉及嵌入式系统的编程。我正在嵌入式设备上进行实验性通信栈。堆栈从底层通道接收流数据，检测离散数据包，重新组合碎片数据等...

每个功能都在一个单独的层中实现。某些层延迟了数据包的处理（因为数据到达中断处理程序并进一步处理被卸载到主上下文中）。一些层将多个输入分组合并到转发到下一个上层的单个分组中（即，分段数据的重组）。因此，一些层将一个输入分组分成转发到下一个较低层的多个分组。当然，任何层都可以在任何时候丢弃数据包而不另行通知，因为例如校验和与数据不匹配。

我的问题是关于这些数据包的内存分配。

目前，我在每一层都使用malloc。具体来说，我为要转发到下一个上层的数据包分配内存，将指针传递给下一层的处理程序，并在调用后再次释放内存。下一层的处理程序负责复制所需的数据。因此，每个层都保持分配数据的所有权，并且很难忘记释放分配的内存。这非常有效，但会导致许多不必要的副本。

或者，我可以将缓冲区的所有权转发到下一层。然后，下一层可以直接在缓冲区上完成工作，并将相同的缓冲区转发到下一层，依此类推。我想，没有内存泄露，这样做有点棘手。

最终，因为它是一个嵌入式设备，我想找到一个没有动态内存分配的解决方案。如果每个层都保留了自己内存的所有权，那么没有malloc的实现应该很容易。但如果所有权转移，那么它似乎更复杂。

你有任何意见吗？

Answer 1

查看LwIP数据包缓冲区（pbuf），它可以解决您的方案中提到的情况。 http://www.nongnu.org/lwip/2_0_x/group__pbuf.html为了增强ISR执行的代码，而不是malloc，您可以实现内存池。

Answer 2

在一个地方分配内存。由于它是嵌入式系统，因此您必须使用静态内存池。就像以opaque类型实现的经典ADT一样：

// buffer.h

typedef struct buffer_t buffer_t;

buffer_t* buffer_create (/*params*/);

/* setter & getter functions here */

// buffer.c

#include "buffer.h"

struct buffer_t
{
  /* private contents */
};


static buffer_t mempool [MEMPOOL_SIZE];
static size_t mempool_size = 0;

buffer_t* buffer_create (/*params*/)
{
  if(mempool_size == MEMPOOL_SIZE)
  { /* out of memory, handle error */ }

  buffer_t* obj = &mempool[mempool_size]; 
  mempool_size++;

  /* initialize obj here */

  return obj;
}

/* setter & getter functions here */

现在，您所有的各种应用程序层和进程只能传递指针的副本。如果您确实需要实际进行硬拷贝，请在上面的ADT中实现buffer_copy函数。

在多进程系统的情况下，如果允许多个进程同时分配缓冲区，则必须考虑重入。