嵌入式系统内存管理方案研究

嵌入式系统论文

嵌入式系统内存管理方案研究
摘要：嵌入式系统的内存管理机制必须满足实时性和可靠性的要求。本文以开源的的操
作系统RTEMS为例，介绍嵌入式系统中内存管理的要求、存在的问题以及解决的策略。

关键词：嵌入式系统 内存管理 静态分配 动态分配
引言
内存管理机制是嵌入式系统研究中的一个重点和难点的问题，它必须满足以下几个特
性：
①实时性。从实时性的角度出发，要求内存分配过程要尽可能地快。因此，在嵌入式
系统中，不可能采用通用操作系统的一些复杂而完善的内存分配策略，一般没有段页式
的虚存管理机制；而是采用简单、快速的内存分配方案，其分配方案也因程序对实时性
的要求而异。例如，VxWorks系统采用简单的“首次适应，立即聚合”方法；VRTX中采用多
个固定尺寸存储块的binning方案。
②可靠性。嵌入式系统应用的环境千变万化，在有些特定情况下，对系统的可靠性要
求极高，内存分配的请求必须得到满足，如果分配失败则可能会带来灾难性的后果。比
如，飞机的燃油检测系统。在飞机飞行过程中，如果燃料发生泄漏，系统应该立即检测
到，并发出相应的警报等待飞行员及时处理。如果因为内存分配失败而不能相应地操作
，就可能发生机毁人亡的事故。
③高效性。内存分配要尽可能地减少浪费。不可能为了保证满足所有的内存分配请求
而将内存配置得很大。一方面，嵌入式系统对成本的要求使得内存在其中只是一种很有
限的资源；另一方面，即使不考虑成本的因素，系统硬件环境有限的空间和有限的板面
积决定了可配置的内存容量是很有限的。
针对以上三个约束条件，市场上主流的嵌入式操作系统，如VxWorks、嵌入式Linux等
均提出了一套有效的解决方案；但是，这些系统只提供了应用开发的接口，其底层的实
现方案不可见。本文以开源的嵌入式操作系统RTEMS为例，分析了嵌入式系统内存管理所