Operating system 内存池与malloc

我正在浏览一些实时操作系统规范，我读到在RTOS中，我们通常不喜欢使用malloc。原因是：对于性能问题，我们不应该使用malloc，因为通过malloc分配内存非常耗时，而且跟踪分配内存的开销更高

现在在实时系统中，所有进程都有时间限制，我们通常不使用malloc。我很好奇，开始研究RTOS运行时内存是如何分配的，我发现了内存池。现在有人写道，内存池实际上意味着固定大小的块分配。现在，内存池的优点是它不会受到碎片的影响。怎么可能呢？假设我们有3个4字节的池，而应用程序需要10个字节，那么在这种情况下，内存池将受到内部碎片的影响

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内存池如何工作以及如何分配内存？应用程序是否在编译时获取池，就像特定应用程序从4字节大小的池中获取3个池一样？如果它们需要的内存无法放入池中，该怎么办。这种系统中是否存在许多大小不同的内存池？请给我解释一下。

好吧，碎片将取决于内存池的实现。通常，内存池是固定大小的内存块池。当某个对象需要一个大小相同的内存块时，它就会进入该池。因此，不存在碎片，因为所有需要该大小的块的东西都是从该大小的块池中获得的

现在，如果不存在特定大小的块池，则可以使用更大大小的块池。如果出现这种情况，那么从技术上讲，就会出现碎片，因为分配的内存块的某一部分没有被使用（碎片化）

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如果所有内存池都提供了所需大小的块，那么就不会有碎片。

池不会消除碎片，但它们可以显著减少碎片，还可能减少分配大量非常小的块的开销。一个好的方案是一个库，它允许客户机代码为其每个高度伸缩的结构创建一个池。在创建池时，可以指定块大小、初始分配和增长的块数，以及用于调试的文本名称

要分配块，请将池ID传递给分配器。每当池中没有空闲块时，它就会分配一个连续的块并使它们可用，并返回其中一个块。每当一个块被释放时，如果该块的块中的所有块都是空闲的，那么它就会释放该块

对于调试，有一个例程可以打印所有池，给出描述、分配的数量，以及可能的其他统计信息，如可用池的数量（如果这个数量很高，则存在碎片问题）和分配的最大值。非常有助于查找内存泄漏

对于这种类型的库，最糟糕的情况是子系统分配了大量的块，然后在系统生命周期的早期随机释放了大部分块。许多块仍将被分配，但使用的块很少。最好的情况（与malloc相比）是需要具有广泛变化的生命周期的新块的连续循环，对于必须长时间运行的系统，如某些嵌入式系统

这是最简单的，最适用于单线程应用程序。对于多线程应用程序，必须注意使其线程安全，并且您可能需要模仿malloc（）经常在幕后进行的优化，以最大限度地减少锁定开销（例如，每个线程“竞技场”）