移动_黄烨明_基于VxWorks的内存管理和一个内存泄漏查找实例

1基于VxWorks的内存管理和一个内存泄漏查找实例本文主要分三部分，第一章介绍基于VxWorks的内存管理的主要内容，第二章介绍应用在ZXWRNB01产品软件设计中OSS的内存管理方法，第三章介绍实际应用中一个内存泄漏查找的实例。Chapter1基于VxWorks的内存管理一、综述对于一个采用了VxWorks操作系统的主处理器构成的系统，主内存的管理机制主要由BSP来实现，包括内存的初始化和内存的访问接口；主内存的初始化由romInit()实现，总线访问（对设备而言）在sysHwInit()中初始化；BSP对内存访问的支持和管理策略：主内存的配置对MMU的虚拟映射Cache策略内存探针BSP的硬件寄存器在sysHwInit中初始化，通常的设备（串口除外）寄存器当设备初始化时被初始化；为调示方便，在BSP开发期间禁止cache和MMU直到以下的情况实现：内核被成功的激活驱动器经过测试二、内存配置BSP负责配置主内存来实现快速的内核操作一些关键地址必须被定义如果使用MMU，必须定义内存映射提供支撑程序内存地址的定义在以下的文件中：-----config.h-用户可配置的-----bsp.h-由目标板配置，非用户使用BSP提供的内存函数：sysMemTop()、sysNvRamSet()、sysNvRamGet()2上图代表了下载的镜像被重定位后的RAM的分区；一个WDB代理内存池仅仅当与VxWorks镜像一起的Tornado工具被使用时才需要；用户保留内存是不被VxWorks的程序所访问的。char*sysMemTop(void)函数返回系统内存的首地址，代码在sysLib.c中；宏USER_RESERVED_MEM定义了不被VxWorks程序访问的用户保留内存的大小如果BSP不支持可选函数sysPhyMemTop()，由LOCAL_MEM_LOCAL_ADRS+LOCAL_MEM_SIZE替代。内存的自动分区允许在初始化时配置物理内存的大小，如果自动分区功能没有激活，物理内存的大小由config.h中的LOCAL_MEM_SIZE静态定义；3自动分区的具体细节是根据系统的不同而异的，典型的有：当DRAM在romInit()中被初始化时，配置信息存储在内存的控制寄存器或/和软件结构中；在分区时，配置信息被读取来计算所有物理内存的大小。支持自动分区的函数是sysPhysMemTop()：char*sysPhysMemTop(void)函数返回的是物理内存的首地址；如果LOCAL_MEM_AUTOSIZE在config.h中被定义，该函数可提供动态的内存分区；BSP对自动分区的支持是可选的，如果参考BSP的代码没有静态的修改，被定义的缺省值将被返回；SysPhysMenTop()是由sysHwInit()函数调用的：该函数必须在KernelInit()之前，也就是sysMemTop被调用时。内核激活的调用：所有的BSPs必须有NVRAM接口即使在目标环境中没有非易失RAM，接口必须支持：sysNvRamSet()、sysNVRamGet()所有NVRAM的大小必须在config.h中定义为NV_RAM_SIZE的大小，如果没有NVRAM则定义为NONE；如果提供了，NVRAM用于存储可下载的镜像的启动参数；缺省配置在NVRAM的开头保留了255个字节用于启动参数的存储；缺省的启动参数在config.h中定义并静态连接到可下载的VxWorks的镜像中，缺省条件下是没有NVRAM的；NVRAM为启动参数分配的大小和定位在configAll.h中定义：BOOT_LINE_SIZE定义NVRAM为启动参数保留的大小，缺省为255字节；NV_BOOT_OFFSET定义了启动参数在NVRAM中的首地址，缺省为0；为覆盖缺省值，在config.h中重定义宏。set/getNVRAM的程序部分驱动器在../src/drv/mem目录下，如果没有NVRAM使用../src/drv/mem/下的4nullNvRam.c，该程序包含在sysLib.c中。NVRAM支持的函数：STATUSsysNvRamSet(string,strLen,offset)STATUSsysNvRamGet(string,strLen,offset)三、MMU机制MMU主要是受系统库的控制，BSP则负责提供对物理内存描述符的支持：由MMU使用的物理内存描述符用来创建与虚拟地址空间的初始映射；缺省的映射是平滑的，一对一的在物理和虚拟内存空间的映射。MMU由tUsrRoot任务调用usrMmuInit()进行初始化和使能首先初始化系统内存池的设置；其次是MMU的初始化；MMU的支持可提供基本级别或通过可选产品VxVMI两种，本章主要讨论基本级：对基本的MMU支持，宏INCLUDE_MMU_BASIC必须在config.h中被定义；UsrMmuInit()的代码在../src/config/usrMmuInit.c中初始的（静态的）物理内存映射定义在sysLib.c中，是定义在../h/vmLib.h中一个结构数组SYS_PHYS_MEM_DESC:映射的状态有：有效或无效、可写或不可写、可高速缓存或不可高速缓存虚拟-物理的映射举例：5由结构库使用的配置宏用于初始化MMU的转换表；配置宏在../h/vmLib.h中定义修改物理-虚拟内存的映射：修改sysPhysMemDesc[]（静态映射），调用vmBaseStateSet()(动态修改)；映射到一个页面的内存：页面的大小由宏VM_PAGE_SIZE在configAll.h中定义的，缺省为8k（对PowerPC结构是4K），对sysPhysMemDesc[]映射的长度应该是页面大小的整数倍;每一张表的入口都需要一个物理内存的页表入口：为能定义多少地址映射设置一个上限；一些MMU也应该限制有多少内存能被映射，参考硬件的文档。虚拟内存映射必须映射所有的可被访问的物理内存，包括被映射的设备内存（Ethernet,SCSI,etc）;当MMU使能时，对非虚拟－物理映射的地址进行写操作时会导致总线错误；通常虚拟－物理映射的配置有：LocalRAM－有效、可写、可高速缓存ROM－有效、只读、经常高速缓存Flash－有效、可写、非高速缓存I/O设备－有效、可写、非高速缓存脱离目标板的内存－有效、可写、非高速缓存可编程Flash需要直接访问因此不能被高速缓存，但如果flash是只读的就可以被高速缓6存；STATUSvmBaseStateSet(context,pVirtual,len,stateMaskstate)Context：映射的上下文，变量类型：VM_CONTEXT_ID；Pvirtual：被修改状态的虚拟地址，变量类型：void*；Len：映射的长度，变量类型：int；StateMask：Unsignedint；State：Unsignedint该函数改变了一块虚拟内存的状态：用于改变由sysPhysMemDesc[]定义的初始内存映射；函数的第一个参数为NULL时表示指示的是当前的context；虚拟映射对基本级的MMU是全局的，对于构造和管理私有context的信息请参照VxVMI；四、速缓存Cache机制在VxWorks中，如果MMU使能，Cache就在MMU的控制下；系统库（cacheLib）中提供基本的cache管理支持，其中BSP的主要功能：选择合适的cache库和模式执行多个cache的操作；如果MMU使能，内存映射将被标识是否被cacheable；遵循设备驱动器的cache策略，对BSP控制的系统设备进行操作；STATUScacheLibInit(intMode,dataMode)IntMode定义指令cache的模式，类型：CACHE_MODEDataMode定义数据cache的模式，类型：CACHE_MODE初始化cacheLib机制：调用结构定义的初始化函数；置cache为静态；在sysHwInit()运行之前由usrInit()调用。参数用来定义指令/数据caches的模式CACHE_MODE在../h/cacheLib.h中声明Cache的模式配置宏：USR_I_CACHE_MODE,USR_D_CACHE_MODE7对cache模式配置的宏的确省值在configAll.h中定义。如果需要则在config.h中重新定义：对指令和数据的缺省模式是writethroughcache模式由具体的cache库用来配置合适的cache硬件如果目标板支持多cache的操作，BSP负责选择恰当的库package：MACRO_ARCH_MULTIPLE_CACHELIB必须在../h/arch/someArch/archsomeArch.h中定义为TRUE或FALSE;如果为TRUE则通过声明和初始化sysLib.c和config.h中的sysCacheLibInit提供正确的cache初始化；FUNCPTRsysCacheLibInit=(FUNCPTR)cacheXLibInit;对于L2cache，BSP需要提供单独的cache管理库：系统支撑决定_ARCH_MULTIPLE_CACHELIB是否定义为TRUE，BSP并不控制；STATUScacheEnable(cache)cache:CACHE_TYPE使能特定的cache类型：指令、数据或者分支要使用特定系统的函数；必须undefineconfig.h中的宏来禁止：INCLUDE_CACHE_SUPPORT为任何cache的类型；USER_I_CACHE_ENABLE为指令Cache；USER_D_CACHE_ENABLE为数据Cache；USER_B_CACHE_ENABLE为分支Cache在usrInit()中被调用，在KernelInit()调用之前；缺省的所有Cache类型在configAll.h中定义；CACHE_TYPE结构在../h/cacheLib.h中声明；8Cache类型定义在../h/cacheLib.h中对管理有效访问设备的代码不论设备是否独立于BSP要保持cache与DMA设备和硬件寄存器的一致性管理设备内存访问方法防止RISC处理器的指令的无序操作使用cacheLib实行期望的cache管理为cache分配安全的缓冲区为一个驱动器（系统设备或BSP独立的设备驱动器）分配属性并且申请执行方法一些系统具有特殊的cache库，具体可参见VxWorksReferenceManual对设备cache的管理机制与被分配的可由设备访问的内存大小有关可由设备访问的被分配的内存使用：cacheDmaMalloc(),malloc和memalign,数据段和堆栈段内存，系统区外的特殊内存区，未知的分配方法设备寄存器内存：如果内存被映射，将使用上述方法中的一种被分配；如果内存没有映射，将不被高速缓存；void*cacheDmaMalloc(bytes)bytes:分配的字节数，变量类型：size_t函数为DMA设备分配了cache-aligned,cache-safe的缓冲区，返回内存的首地址9cache对通过cacheDmaMalloc()分配的内存的一致性管理是依赖于MMU是否使能如果MMU使能，被分配的内存被标为non-cacheable如果MMU不被使能，刷新和禁止的宏代码调用必须插入代码cacheLib通过CACHE_FUNCS和CACHE_LIB结构（见。。/h/cacheLib.h）来管理刷新、禁止和其他的宏程序，例如：宏代码使用CACHE_FUNCS和CACHE_LIB结构中的程序指针，例：通常情况下，如果一个特定的宏程序是一个no-op，它的CACHE_FUNCS和CACHE_LIB结构中的程序指针为NULL：所有的探查、刷新和禁止函数被设置为NULL;宏程序被分为两组