C++嵌入式内存管理详情

目录

• 一、Linux内核系统结构
• 二、查看Linux内存
• 1.cache
• 2.buffer
• 三、内存补齐

前言：

上一篇介绍了软件层面上的内存，并没有涉及很多底层的原理；但在实际工程中，部署一个项目往往需要考虑内存的占用，这里的内存也就是嵌入式板子上的内存；本篇文章就简单介绍一下嵌入式端的一个内存管理；

一、Linux内核系统结构

主要分为五大模块：

本次主要讲解内存管理模块，其他模块不做介绍；

二、查看Linux内存

在Linux环境下，可通过free -m查看内存使用情况；

下图是一台rk3326机器的内存情况：

• Mem：表示物理内存统计；
• total：表示物理内存总量（used + free）；
• used：表示总计分配给缓存（包含buffers与cache）使用的内存数量，但其中部分缓存并未实际使用；
• free：未被分配的内存；
• shared：内存共享；
• buffers：系统分配但未被使用的buffers数量；
• cached：系统分配但未被使用的cache数量；
• -/+ buffers/cache：表示物理内存的缓存统计；
• Swap：表示硬盘上交换分区的使用情况；

1.cache

cache的作用不同于buffer，它的速度极快，当进行底层优化的时，可能要编写基于cache的内存管理程序；它是直接与CPU交互的，不用走DDR；

思考以下哪种循环效率高：

// 第一种循环
int arr[10][100];

for (i = 0;, i < 10; i++)
 for (j = 0; j < 100; j++)
  arr[i][j] = 8;
  
// 第二种循环
for (i = 0; i <100; i++)
 for (j = 0; j < 10; j++)
  arr[j][i] = 8;

从硬件层面来看，第二种的效率最高，因为内存的跳转相对少了很多，所以我们需要注意在嵌套循环中，尽量把大的循环写在内层；

2.buffer

buffer是缓冲区，作用是开辟一块地址空间，可以将程序需要用到的内存空间先开辟好，有了buffer可以避免在快速读写时候的问题；

cache和buffer的一个区别：

• cache：把读取过来的数据保存起来，重新读取时若命中，则不需要再去硬盘读取；其中的数据会根据读取频率进行筛选，把频繁读取的数据放在最容易找到的位置，把不在读取的数据往后排，直到删除，这也是LRU缓存算法的原理；
• buffer：是根据磁盘的读写设计的，把分散的写操作集中进行，减少磁盘碎片和硬盘的反复寻道，从而提高系统性能；

三、内存补齐

在很多嵌入式板子上都有内存对齐的处理；

思考下以下结构占用的内存：

struct A{
 char a;  // 1
 char b;  // 1
 int c;  // 4
}

根据CPU的分配机制，在64位机器上占用8个字节，这也是做了一些对齐处理；

不仅仅是内存，一些板子（例如昇腾310）会对图像数据进行对齐，图像的分辨率要满足硬件支持的倍数，这样才能做到高效处理；

总结：

本篇只是对上一篇内存的一个补充，主要讲解Linux中的内存；这部分对于一些端侧部署的伙伴来说比较重要，推荐针对不同的板子，还是需要先阅读API文档，了解关于内存的API后再进行代码的开发；