[发明专利]一种内存管理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种内存管理方法及系统。

背景技术

内存管理是目前数据通信中一项重要的工作。由于内存的使用频率很高，因此，内存的管理使用是否有效直接影响到系统的性能是否高校。

目前，现有技术中内存的管理主要有三种方法：字节内存池(Byte Pool)内存管理、块内存池(Block Pool)内存管理和片内存池(Slab Pool)内存管理。

Byte Pool内存管理是把给定的内存区视作一个连续的、均匀的空间，根据某种方式(最优匹配、最差匹配、首次匹配等)从中划分一段空间给请求者；但是，Pool内存管理缺点也很明显，即易于产生内存碎片：

如图1所示，比如一个18单位的内存系统中，假设使用者只申请3单位或者2单位的内存，其中阴影部分表示已分配的内存；一开始内存使用情况图中A所示；首先使用者申请6个3单位内存，内存使用情况如图中B所示；随后使用者释放最后一块3单位的内存，再申请2单位内存，则内存使用情况如图中C所示；重复前一步骤多次，系统的内存使用情况如图中D所示；至此，系统中虽然总计有6单位的空闲内存，但是不能满足使用者进一步的内存申请。在实际情况中，甚至曾遇到过这样的情况：总计有1M空闲内存的Byte Pool内存池中也无法分配几十K的空间；

由于Byte Pool内存管理方法过于简单，几乎不对内存做任何统筹管理，从而在系统长时间运行后，就必然导致内存碎片，且几乎不能恢复；最终，将导致当内存总的空闲空间远远大于请求的空间时，系统也无法正常运行，从而系统崩溃或者功能性异常。

为了改善Byte Pool的内存碎片问题，实践中也提出了一种简单的BlockPool内存管理方法，其实现如下：

一个Block Pool由若干个等大小的内存Block构成；对小于等于单位内存Block的内存申请，则分配以一个完整的Block，多个不同单元大小的BlockPool配合则可以可靠的避免内存碎片，比如1个8M内存空间中，规划出512K作为小于等于128字节的Block Pool，规划出1M作为小于等于1K的BlockPool，规划出2M的空间作为小于等于4K的Block Pool等；但这一方法对于内存的浪费严重，且很不灵活，性价比很低，不能满足低成本或者高复杂度的系统的需求。

为了解决内存碎片问题，现有技术中还存在一种Slab内存管理方法。经过实践证明，Slab内存管理方法相对上述两种方法能够比较有效的解决内存碎片问题，但是，Slab的确定也很明显：

1.实现较为复杂

Slab内存管理机制较为复杂，其代码量对于系统来说偏多，实现和维护都较为困难；此外，Slab通常配合伙伴系统实现，而伙伴系统决定了Slab管理器中不能分配目前一半以上的物理内存；举例来说，总计4M的内存中，除去必要的一部分内存外，最多只能分配2M空间，不能分配2.5M或者3M或者3.5M的空间；

2.内存浪费较为严重

Slab对内存的浪费源于两方面：

首先，源于Slab的通用高速缓存的浪费：slab的通用高速缓存大小从32bytes开始，以2ⁿ的方式递增到8K，当某个申请者申请1K+4bytes时，Slab会实际分配以2K空间，这样就会导致浪费1K-4bytes的内存空间。

其次，源于内存申请释放的随机性：假定某个时刻，在某个32bytes的高速缓冲中分配了数十个页面；一开始，这数十个页面的内存也许都被分配殆尽，但是一段时间后，有可能每个page中只有一个缓存项在被使用；而同时，系统中出现了大量的64bytes、128bytes的请求，但是Slab不能在几乎全空的32bytes的高速缓冲中分配这些请求的空间，这样，32bytes高速缓存所占用的page就被极大的浪费了；

因此，上述现有技术中的几种方法要么极易产生内存碎片、要么内存空间浪费严重，其都没有从根本上解决内存碎片的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的问题是提供一种内存管理方法及系统，可以有效的解决大量内存碎片给系统带来的性能影响，并且简单易行。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

一种内存管理方法，该方法包括：

根据内存分配申请比较申请分配的内存与预设的阈值的大小；

当所述申请分配的内存小于所述阈值时，在内存一端的内存池内为用户分配所述申请分配的内存；否则，

在内存的另一端直接为用户分配所述申请分配的内存。