專利名稱：一種內(nèi)存池管理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)存管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)存池管理方法及裝置。
背景技術(shù)：
TD-LTE (Time Division-Long Term Evolution，時分長期演進)系統(tǒng)的基站和核心網(wǎng)之間目前均采用全I(xiàn)P化傳輸，即用戶終端UE的上下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)均封裝在一個個IP報文中，在核心網(wǎng)和基站之間傳輸。對于單個小區(qū)，僅下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，速率就高達(dá)150MBits/S， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3G的業(yè)務(wù)量，這就對基站處理器的處理能力提出了很高要求，具體原因為對于下行方向，基站用于處理基帶數(shù)據(jù)的板卡(即基帶板)的以太模塊收到這些 IP報文后，會在內(nèi)存池中為用于攜帶該IP報文信息的消息分配內(nèi)存，之后將消息遞交給高層的PDCP(Packet Data Convergence Protocol，分組數(shù)據(jù)聚合協(xié)議)模塊，高層PDCP模塊處理完消息之后，再釋放內(nèi)存池中為該消息分配的內(nèi)存，可見在高速的情況下，單位時間內(nèi)的IP報文數(shù)量比較多，因此對需要處理器頻繁分配和釋放內(nèi)存，對處理器的要求比較高。目前的內(nèi)存池管理方法導(dǎo)致分配和釋放內(nèi)存的周期比較大，因此增加了處理器的負(fù)荷，限制了每個基帶板能夠處理的用戶。目前普通式鏈?zhǔn)絻?nèi)存池管理方法，主要采用如下機制將空閑塊按照尺寸的不同，分別掛接到了不同的空閑隊列中。對空閑內(nèi)存塊鏈表的操作需要用互斥鎖保護，以解決在多任務(wù)環(huán)境下，鏈表的一致性問題。在內(nèi)存池管理中，引入了對象互斥鎖的概念是為了保證內(nèi)存資源操作的完整性。在任一時刻，只能有一個任務(wù)可以訪問內(nèi)存池，而其它任務(wù)則不能進行內(nèi)存池的分配和釋放。使用互斥鎖本身是一個很耗時的操作，并且會增加任務(wù)間的耦合性。這樣大大增加了分配和釋放內(nèi)存塊耗時，并且耗時的不確定性大大增加。舉例來說，在一般業(yè)務(wù)模型下，IP報文的尺寸平均為500字節(jié)，則150MBits/S的速率模型下，每秒鐘需要處理的IP報文個數(shù)為150M/(8*500) = 37500。則每秒鐘需要在內(nèi)存池中為37500個消息分配和釋放內(nèi)存。目前普通鏈?zhǔn)絻?nèi)存池管理方法，分配和釋放一個消息內(nèi)存塊的時間分別為2000和1000個處理器周期(cycle)。因此對主頻為IG的嵌入式處理器而言，為37500個消息分配和釋放內(nèi)存的CPU負(fù)荷為37500* (2000+1000)/1000000000 = 11.25%。因此目前的內(nèi)存池管理方法增加了處理器的負(fù)荷，能夠處理的用戶有限，缺乏一種能夠快速分配和釋放內(nèi)存，增加基站處理器能夠處理的用戶數(shù)量的有效的內(nèi)存池管理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種內(nèi)存池管理方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)存池管理算法增加處理器的負(fù)荷和能夠處理的用戶數(shù)量有限的問題。本發(fā)明提供一種內(nèi)存池管理方法，包括需要在內(nèi)存池中分配內(nèi)存時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)是否有空閑內(nèi)存塊，其中內(nèi)存池被劃分為多個子池，各子池包括數(shù)量相等個內(nèi)存塊；若有，則將所述子池內(nèi)的空閑內(nèi)存塊進行分配；若無，則通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個空閑子池并分配內(nèi)存塊，其中每級位圖包括多個比特值，最低級位圖的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中多個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況；根據(jù)所分配的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值。本發(fā)明還提供一種內(nèi)存池管理裝置，包括子池空閑確定單元，用于需要在內(nèi)存池中分配內(nèi)存時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)是否有空閑內(nèi)存塊，其中內(nèi)存池被劃分為多個子池，各子池包括數(shù)量相等個內(nèi)存塊；第一分配單元，用于在上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)有空閑內(nèi)存塊時，將所述子池內(nèi)的空閑內(nèi)存塊進行分配；第二分配單元，用于在上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)無空閑內(nèi)存塊時，通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個空閑子池并分配內(nèi)存塊，其中每級位圖包括多個比特值，最低級位圖的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中多個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況；第一位圖更新單元，用于根據(jù)所分配的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值。利用本發(fā)明提供的內(nèi)存池管理方法及裝置，具有以下有益效果基于所提出的內(nèi)存劃分及管理方式，通過多級位圖在內(nèi)存分配時實現(xiàn)空閑內(nèi)存的快速定位，如果應(yīng)用到 TD-LTE基站，則可以大大降低TD-LTE基站在多用戶、大數(shù)據(jù)量場景下處理器的負(fù)荷，使得單基帶板卡能夠處理更多的用戶。


圖1為本發(fā)明實施例中內(nèi)存池管理方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例中的三級BITMAP示意圖；圖3為本發(fā)明實施例內(nèi)存池管理方法中內(nèi)存分配流程圖；圖4為本發(fā)明實施例內(nèi)存池管理方法中內(nèi)存釋放流程圖；圖5為本發(fā)明實施例中內(nèi)存池管理裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明提供的內(nèi)存池管理方法及裝置進行更詳細(xì)地說明。目前普通鏈?zhǔn)絻?nèi)存池管理方法，分配和釋放一個消息內(nèi)存塊的時間分別為2000 和1000個處理器周期(cycle)。因此增加了處理器的負(fù)荷，能夠處理的用戶有限。本發(fā)明實施例提供一種能夠快速進行內(nèi)存分配的內(nèi)存池管理方法，增加基站處理器能夠處理的用戶數(shù)量。本發(fā)明實施例提供的內(nèi)存池管理方法，如圖1所示，該方法包括步驟S101，需要在內(nèi)存池中分配內(nèi)存時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)
7是否有空閑內(nèi)存塊，其中內(nèi)存池被劃分為多個子池，各子池包括數(shù)量相等個內(nèi)存塊，若有， 執(zhí)行步驟S102，如無，執(zhí)行步驟S103 ；本發(fā)明實施例中內(nèi)存池被劃分為多個子池，子池中內(nèi)存塊數(shù)量是相等，對于一個子池來說，該子池中內(nèi)存塊的尺寸是相同的，各子池間的內(nèi)存塊大小也可以相同，當(dāng)然，為了提升內(nèi)存使用效率，可以規(guī)劃各子池間的內(nèi)存塊大小不同，但優(yōu)選地，一個子池中內(nèi)存塊的大小是相同的。步驟S102，將所述子池內(nèi)的空閑內(nèi)存塊進行分配；S卩，如果上次使用的子池中內(nèi)存塊未使用完時，優(yōu)選使用上次所使用子池中的內(nèi)存塊。步驟S103，通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個空閑子池并分配內(nèi)存塊，其中每級位圖包括多個比特值，最低級位圖的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中多個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況；S卩，在上次使用的子池已用完時，再重新找一個空閑子池，本發(fā)明實施例所指的空閑子池，具體為子池內(nèi)所有內(nèi)存塊未被使用的子池。本發(fā)明實施例提供的多級位圖，實現(xiàn)內(nèi)存的層次化管理，由于上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中多個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況，因此，最低級位圖的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，如果從上至下查找多級位圖，可以逐漸縮小查找范圍，快速定位空閑子池實現(xiàn)內(nèi)存的分配。步驟S104，根據(jù)所分配的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新多級位圖中的比特值。如果內(nèi)存塊被分配，應(yīng)更新多級位圖中的比特值，使各級位圖指示的內(nèi)存占用情況與實際的占用情況一致。本發(fā)明實施例所提供的內(nèi)存池管理方法，給出了內(nèi)存池的新的劃分方法，并提出采用多級位圖分層次實現(xiàn)內(nèi)存的管理，如一級位圖的每個比特值用于指示多個子池的占用情況，而下一級位圖用于指示一個子池的占用情況等，最終采用快速定位方法迅速找到空閑子池，且如果上一個子池未用完時，不需要查找多級位圖而直接進行內(nèi)存分配。本發(fā)明實施例所提供的內(nèi)存池管理方法，可以快速地進行內(nèi)存分配，從而將為一個任務(wù)分配內(nèi)存的周期大大降低，從而減輕了處理器的負(fù)荷，如果將該方法應(yīng)用到TD-LTE系統(tǒng)基站，則可以使基站能夠處理更多的用戶。關(guān)于基于本發(fā)明實施例提供的內(nèi)存池管理方法，對于內(nèi)存的釋放，則可以在釋放內(nèi)存時，根據(jù)所釋放的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新多級位圖中的比特值，使各級位圖指示的內(nèi)存占用情況與實際的占用情況一致。優(yōu)選地，為了進一步實現(xiàn)內(nèi)存的管理，內(nèi)存池中第一個內(nèi)存塊的索引為0并連續(xù)編號，定義一個全局索引Blockjndex，通過Blockjndex記錄上次所分配的內(nèi)存塊在內(nèi)存池中索引相關(guān)信息，根據(jù)該索引相關(guān)信息確定上次所分配的內(nèi)存塊所在的子池是否有空閑內(nèi)存塊。優(yōu)選地，采用如下方式初始時Blockjndex初始化為零；則在進行內(nèi)存分配時，確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊不是子池的第一個內(nèi)存塊時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)有空閑內(nèi)存塊，并將Blockjndexl索引的內(nèi)存塊進行分配，分配后將當(dāng)前Blockjndex加1 ；確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊為子池的第一個內(nèi)存塊時，通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個所有內(nèi)存塊為空閑的空閑子池，并將空閑子池內(nèi)的第一個內(nèi)存塊進行分配，分配完內(nèi)存塊之后，將所分配的內(nèi)存塊在整個內(nèi)存池中的索引加1 并賦值給BlockJndex。上述Blockjndex的作用是為了指示上次所分配的內(nèi)存塊是否為子池的最后一個內(nèi)存塊，當(dāng)然，在內(nèi)存池中內(nèi)存塊的索引編號方式發(fā)生改變時，如第一個內(nèi)存塊的索引為 1，則相應(yīng)地應(yīng)將Blockjndex初始化為1。每次分配后，將所分配的內(nèi)存塊在整個內(nèi)存池中的索引加1并賦值給Blockjndex，從而使Blockjndex執(zhí)向上次分配的內(nèi)存塊的下一個內(nèi)存塊，從而通過確定其是否執(zhí)行子池的第一個內(nèi)存塊確定上次使用的子池是否使用完。當(dāng)然，也可以不對Blockjndex進行加1操作，而直接將所分配的內(nèi)存塊在整個內(nèi)存池中的索引賦值給Blockjndex，從而使BlockJndex指向上次所分配的內(nèi)存塊，通過BlockJndex 是否指向子池的最后一個內(nèi)存塊，確定上次所分配的內(nèi)存塊所在的子池是否有空閑內(nèi)存塊。為了進一步方便對內(nèi)存的管理，提高內(nèi)存分配和釋放速度，優(yōu)選地，所述各子池中內(nèi)存塊的數(shù)量等于內(nèi)存池管理執(zhí)行主體的處理機位數(shù)N。這樣，對于上述第一種方式， 在Blockjndexl為N的整數(shù)倍時，確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊為子池的第一個內(nèi)存塊，否則確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊不是子池的第一個內(nèi)存塊。對于第二種方式，在 Blockjndexl為N的整數(shù)倍時，確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊為子池的最后一個內(nèi)存塊，否則確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊不是子池的最后一個內(nèi)存塊。進一步優(yōu)選地，同一上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中N個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況，當(dāng)然，也可以是其它整數(shù)值。進一步優(yōu)選地，每一級位圖中的比特值存儲在長度為N的數(shù)組中，在數(shù)組長度大于位圖中比特值個數(shù)時，將數(shù)組中除位圖中比特值外的其余比特值設(shè)置為無效，如將其始終設(shè)置為指示占用。本發(fā)明實施例中，需要釋放所分配的內(nèi)存塊時，優(yōu)選地，根據(jù)要釋放的內(nèi)存塊在內(nèi)存池中的索引及內(nèi)存池的基地址，確定該內(nèi)存塊在每級位圖中對應(yīng)的比特值索引，如對于最低一級位圖，確定指示該內(nèi)存塊占用情況的比特值索引，對于比特值支持一個子池占用情況的位圖，確定指示該內(nèi)存塊所在子池占用情況的比特值索引；根據(jù)該內(nèi)存塊在每級位圖中對應(yīng)的比特值索引，從下至上對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值，從而使每級位圖指示的內(nèi)存占用情況與實際的占用情況一致。本發(fā)明實施例中，在同一時刻，僅允許為一個任務(wù)分配內(nèi)存，但允許釋放為多個任務(wù)所分配的內(nèi)存塊。如果存在多個任務(wù)分配的需求，可以通過給每個任務(wù)規(guī)劃一個內(nèi)存池來解決。本發(fā)明實施例在不使用互斥鎖的情況下可以應(yīng)用于多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境。由于不使用互斥鎖操作，大大降低了分配釋放內(nèi)存塊的耗時，并且降低了耗時的不確定性。本發(fā)明實施例巧妙的利用空間的隔離避免了任務(wù)同時訪問內(nèi)存池時可能的沖突。在現(xiàn)有技術(shù)中，eNB使用以前的普通鏈?zhǔn)絻?nèi)存管理方法，在業(yè)務(wù)滿負(fù)荷情況下，僅業(yè)務(wù)報文消息分配和釋放一項，就耗掉了 CPU 11. 25%的時間片資源。使用本發(fā)明實施例的
9內(nèi)存池管理方法后，將該值降低到了 0. 7%，大大節(jié)省了 CPU的時間片資源。使得單板可以處理更多的用戶，為公司節(jié)省了成本。同時本內(nèi)存池分配算法，優(yōu)先選擇剛剛被釋放的內(nèi)存塊，提高了 cache的命中率。本發(fā)明實施例中多級位圖為三級位圖，第一級位圖BITMAP1的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，第二級位圖BITMAP2的每個比特值指示每個子池的整體使用情況，第三級位圖BITMAP3的每個比特值指示包括多個子池的子池群整體使用情況。內(nèi)存塊被使用時，BITMAP1中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑；子池中任一內(nèi)存塊在BITMAP1中對應(yīng)的比特值指示占用時，該子池在BITMAP2中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑；子池群中所有子池在BITMAP2對應(yīng)的比特值指示占用時，則該子池群在BITMAP3 中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑。本發(fā)明實施例中各子池中內(nèi)存塊的數(shù)量等于內(nèi)存池管理執(zhí)行主體的處理機位數(shù) N，同一上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中N個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況；每一級位圖中的比特值存儲在長度為N的數(shù)組中，在數(shù)組長度大于位圖中比特值個數(shù)時，將數(shù)組中除位圖中比特值外的其余比特值設(shè)置為無效。本發(fā)明實施例中確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊為子池的第一個內(nèi)存塊時，查找一個空閑子池，具體包括查找BITMAP3中第一個指示空閑的比特值，根據(jù)查找到的比特值在BITMAP3中的索引Al，查找存儲BITMAP2中比特值的第Al個數(shù)組；查找第Al個數(shù)組中第一個指示空閑的比特值，根據(jù)查找到的比特值在BITMAP2中的索引A2，查找存儲BITMAP1中比特值的第A2個數(shù)組；在第A2個數(shù)組中的所有比特值指示空閑時，確定查找到空閑子池，將該空閑子池內(nèi)的第一個內(nèi)存塊進行分配，并更新Blockjndex的值。優(yōu)選地，本發(fā)明實施例中根據(jù)所分配的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值，具體包括僅在Blockjndexl索引的內(nèi)存塊為子池的第一個內(nèi)存塊的情況下，分配第 Blockjndex個內(nèi)存塊后，將BITMAP1中指示該內(nèi)存塊使用的比特值設(shè)置為指示占用，將 BITMAP2中第A2個比特值設(shè)置為指示占用，即根據(jù)本發(fā)明提供的更新機制下，在使用上次所有的子池中內(nèi)存塊，可以不進行位圖更新；進一步確定存儲BITMAP2中比特值的第Al個數(shù)組中所有比特值指示占用時，將 BITMAP3的第Al個比特值設(shè)置為指示占用，否則結(jié)束。進一步地，若在第Al個數(shù)組中未找到第一個指示空閑的比特值，或者第A2個數(shù)組中不是所有比特值指示空閑時，返回重新查找BITMAP3中第一個指示空閑的比特值，重復(fù)上述查找空閑子池的過程。在多級位圖為三級位圖，根據(jù)所述比特值索引從下至上對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值，具體包括根據(jù)該內(nèi)存塊在BITMAP1位圖中對應(yīng)的比特值索引，將BITMAP1中指示該內(nèi)存塊占用情況的比特值設(shè)置為指示空閑；確定該內(nèi)存塊所在子池中不是所有內(nèi)存塊空閑時，確定釋放內(nèi)存成功，否則，根據(jù)
10該內(nèi)存塊在BITMAP2位圖中對應(yīng)的比特值索引，將BITMAP2中指示該內(nèi)存塊所在子池使用情況的比特值置為指示空閑；并根據(jù)該內(nèi)存塊在BITMAP2位圖中對應(yīng)的比特值索弓丨，將BITMAP3中該內(nèi)存塊所在子池群使用情況的比特值置為指示空閑。本發(fā)明實施例提供的內(nèi)存池管理方法，在內(nèi)存池中能夠快速的分配和釋放內(nèi)存塊。分配和釋放操作的耗時保證在處理器的100個cycle之內(nèi)完成，以降低TD-LTE基站在多用戶、大數(shù)據(jù)量場景下處理器的負(fù)荷，使得單基帶板卡能夠處理更多的用戶。實施例現(xiàn)有基站多為32位處理機，下面以N為32為例，給出本發(fā)明實施例的優(yōu)選方式。本發(fā)明實施例中內(nèi)存池管理原則如下1)整個內(nèi)存池由M個子池組成，M為大于1的整數(shù)；每個子池又由32個等尺寸的內(nèi)存塊BLK組成；2)整個內(nèi)存池的管理通過三級BITMAP組成，記做BITMA1、BITMAP2、BITMAP3，每級 BITMAP中比特值存儲在double word類型的數(shù)組表示，該數(shù)組包括32個比特值；3)如圖2所示，BITMAP1中的每個double word成員，用于記錄double word對應(yīng)子池的使用情況，double word成員中的每個比特值BIT分別對應(yīng)該子池中每個內(nèi)存塊BLK 的分配使用情況。優(yōu)先地，每個BIT置1表示BLK空閑，BIT清0表示BLK正在被使用；因此 BITMAP1 是由 N 個 double word 組成；4)如圖2所示，BITMAP2中的每個BIT對應(yīng)一個子池，用于記錄整個子池的可用狀態(tài)，置1表示整個子池可用，清0表示整個子池正在被使用；子池只有當(dāng)其中的32個BLK 全部為空閑狀態(tài)時，子池才會被標(biāo)記為可用狀態(tài)；因此BITMAP2是由M’個double word組成，其中，在M/32為整數(shù)時，Μ’ = M，在M/32不為整數(shù)，將M/32取整并加1得到M’，對于后一種情況，最后一個double word的某些BIT可能不會被使用到，初始化清0即可；5)如圖2所示，BITMAP3由一個double word表示，其中的每個bit對應(yīng)BITMAP2 中的一個double word成員，置1表示其對應(yīng)BITMAP2中的double word成員中至少有一個bit為1 ；清0表示其對應(yīng)BITMAP2中的double word成員中的所有bit均為0。可見，BITMAP2和BITMAP3中BIT為1或者0的含義是不同的，BITMAP2中BIT為 1代表整個子池可用，而BITMAP3中BIT為1代表子池群中至少有一個子池可用。內(nèi)存池中擁有BLK的最大個數(shù)為32*32*32 = 32768，已能夠滿足目前處理器的需求，當(dāng)然，如果內(nèi)存池中內(nèi)存塊個數(shù)超過該數(shù)值時，還可以再增加一級位圖，該位圖中每個 BIT可以指示32個子池群的使用情況等。本發(fā)明實施例Blockjndex用于記錄內(nèi)存分配過程中正在分配的BLK的全局索引。本發(fā)明實施例中，在進行內(nèi)存初始化時，執(zhí)行如下操作1) BITMAP3, BITMAP2, BITMAP1中的有效BIT全部置1，將無效BIT全部清零，如上所述，BITMAP2中的最后一個double word成員中某些BIT可能無用；2)將 Block_Index 清 0 ；3)所有的BLK在內(nèi)存中是連續(xù)存放的，可以用一個全局?jǐn)?shù)組來表示或者動態(tài)分配。
為了保證操作的原子性，本發(fā)明實施例需要處理機支持原子操作一個BIT的機制；及在一個字節(jié)word中查找第一個為1的bit的指令。如圖3所示，本發(fā)明實施例中內(nèi)存管理方法中，采用如下流程實現(xiàn)內(nèi)存分配，具體包括步驟S301，需要進行內(nèi)存分配時，確定Blockjndex是否為32的整數(shù)倍，如果不是，則跳轉(zhuǎn)到步驟S314，若是，執(zhí)行步驟S302 ；步驟S302，確定是否能夠查找到BITMAP3中第一個置1的BIT，若是，執(zhí)行步驟 S303，否則執(zhí)行步驟S315 ；步驟S303，將該 BIT 在 BITMAP3 中的 BIT 索引記做BITMAP3_BIT_INDEX ；步驟S304，用 BITMAP3_BIT_INDEX 作為索引在 BITMAP2 的 double word 數(shù)組中，索弓I至丨J一個double word成員；步驟S305，判斷在該double word中是否查找第一個置1的BIT，若是，執(zhí)行步驟 S306，若未查到，說明BITMAP3指示有誤，將BITMAP3中的第BITMAP3_BIT_INDEX個bit清 0，則返回步驟S302重新查找；步驟S306，將查到的 BIT 在 BITMAP2 中的 BIT 索引記做 BITMAP2_BIT_INDEX ；步驟S307，將 BITMAP2_BIT_INDEX 記做 BITMAP1_W0RD_INDEX，找到 BITMAP1 中的第 BITMAP1_TORD_INDEX 個 double word ；步驟S308，判斷該double word是否等于OxFFFFFFFF，若不等于，則說明BITMAP2 指示有誤，將BITMAP2中的第BITMAP2_BIT_INDEX個bit清0，跳轉(zhuǎn)到步驟S302重新查找； 若等于，執(zhí)行步驟S309;步驟S309，說明該子池空閑，BlockJndex = BITMAP1_W0RD_INDEX*32，從而索引到該空閑子池內(nèi)的第一個內(nèi)存塊；步驟S310，清空BITMAP2中的第BITMAP2_BIT_INDEX個BIT，用于標(biāo)示該子池為不可用狀態(tài)；步驟S311，判斷 BITMAP2 中的第 BITMAP3_BIT_INDEX 個 double word 是否等于 0， 若不是0，則跳轉(zhuǎn)到步驟S213 ；若是，則執(zhí)行步驟S212 ；步驟S312，清空 BITMAP3 中的第 BITMAP3_BIT_INDEX 個 BIT ；步驟S313，將 BITMAP1 中的第 BITMAP1_W0RD_INDEX 個 double word 置為 0，用于標(biāo)示該子池為不可用狀態(tài)；步驟S314，查找結(jié)束，返回第Blockjndex個內(nèi)存塊進行分配，并將Blockjndex 加1 ；步驟S315，內(nèi)存池耗盡，分配失敗。本發(fā)明實施例中整個內(nèi)存池僅支持一個任務(wù)進行分配，不能多任務(wù)分配，但支持多個任務(wù)的內(nèi)存釋放。本發(fā)明實施例中的內(nèi)存池的釋放過程，如圖4所示，包括步驟S401，由要釋放內(nèi)存塊的索引和內(nèi)存池的基地址，可以快速算出需要操作的 BITMAP 中每一級位圖的 BIT 索弓丨，記做BITMAP3_BIT_INDEX、BITMAP2_BIT_INDEX、 BITMAP1_BIT_INDEX步驟S402，將 BITMAP1 中的第 BITMAP1_BIT_INDEX 個 BIT 位置 1 ；
步驟S403，判斷該BLK所在子池的內(nèi)存塊是否均已被釋放，如果不是，則內(nèi)存塊被成功釋放，結(jié)束，如果是，執(zhí)行步驟S404 ；步驟S404，將 BITMAP2 中的第 BITMAP2_BIT_INDEX 個 BIT 位置 1 ；步驟S405，將BITMAP3中的第BITMAP3_BIT_INDEX個BIT位置1，內(nèi)存塊被成功釋
放，結(jié)束。本發(fā)明實施例允許多個任務(wù)釋放內(nèi)存塊，且只有當(dāng)整個子池中的所有BLK全部被釋放后，整個子池才能被標(biāo)記為可用。本發(fā)明實施例中整個內(nèi)存的釋放和分配過程無需使用互斥鎖；由于每個內(nèi)存塊都唯一的對應(yīng)BITMAP1中的一個BIT，因此只要保證設(shè)置和清除BIT時是原子操作，即可保證 BITMAP1的一致性；通過嵌入式匯編，并使用處理器的原子操作機制，可以保證這一點。雖然對BITMAP2和BITMAP3中的BIT置位和清零操作也是原子的，但是每個分配過程和每個釋放過程既會操作BITMAP2，也會操作BITMAP3 ；僅僅保證對單個BIT的原子操作不能同時保證BITMAP2和BITMAP3的一致性。當(dāng)不使用互斥鎖時，就要求分配任務(wù)不能完全相信BITMAP2和BITMAP3中的BIT指示，需要檢查BITMAP2和BITMAP3的一致性，如果發(fā)現(xiàn)不一致需要修正之后重新查找。使用本發(fā)明實施例提供的內(nèi)存池管理方法，可以保證分配和釋放內(nèi)存塊在200個處理器周期(cycle)內(nèi)完成，可以將處理器負(fù)荷降低到0.7%，使每個基帶板能夠處理更多的用戶，相對于普通鏈?zhǔn)絻?nèi)存管理方法占用3000個處理器周期(cycle)的耗時而言，處理
周期大大降低。本發(fā)明實施例方法使用前后數(shù)據(jù)對比如下
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)存池管理方法，其特征在于，包括需要在內(nèi)存池中分配內(nèi)存時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)是否有空閑內(nèi)存塊，其中內(nèi)存池被劃分為多個子池，各子池包括數(shù)量相等個內(nèi)存塊；若有，則將所述子池內(nèi)的空閑內(nèi)存塊進行分配；若無，則通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個空閑子池并分配內(nèi)存塊，其中每級位圖包括多個比特值，最低級位圖的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中多個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況；根據(jù)所分配的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，內(nèi)存池中內(nèi)存塊的索引連續(xù)編號，定義一個全局索引Blockjndex，通過Blockjndex記錄上次所分配的內(nèi)存塊在內(nèi)存池中索引相關(guān)信息，根據(jù)Blockjndex確定上次所分配的內(nèi)存塊所在的子池是否有空閑內(nèi)存塊。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，內(nèi)存池中第一個內(nèi)存塊的索引為0，初始時， Block_Index初始化為零；內(nèi)存分配時，確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊不是子池的第一個內(nèi)存塊時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)有空閑內(nèi)存塊，并將Blockjndexl索引的內(nèi)存塊進行分配， 分配后將當(dāng)前Blockjndex加1 ；確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊為子池的第一個內(nèi)存塊時，通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個所有內(nèi)存塊為空閑的空閑子池，并將空閑子池內(nèi)的第一個內(nèi)存塊進行分配，分配完內(nèi)存塊之后，將所分配的內(nèi)存塊在整個內(nèi)存池中的索引加1并賦值給 BlockJndex。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述各子池中內(nèi)存塊的數(shù)量等于內(nèi)存池管理執(zhí)行主體的處理機位數(shù)N，同一上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中N個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每一級位圖中的比特值存儲在長度為N的數(shù)組中，在數(shù)組長度大于位圖中比特值個數(shù)時，將數(shù)組中除位圖中比特值外的其余比特值設(shè)置為無效。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述N為32。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述多級位圖為三級位圖，第一級位圖 BITMAP1的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，第二級位圖BITMAP2的每個比特值指示每個子池的整體使用情況，第三級位圖BITMAP3的每個比特值指示包括多個子池的子池群整體使用情況。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，內(nèi)存塊被使用時，BITMAP1中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑；子池中任一內(nèi)存塊在BITMAP1中對應(yīng)的比特值指示占用時，該子池在BITMAP2中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑；子池群中所有子池在BITMAP2對應(yīng)的比特值指示占用時，則該子池群在BITMAP3中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)沒有空閑內(nèi)存塊，查找一個空閑子池，具體包括查找BITMAP3中第一個指示空閑的比特值，根據(jù)查找到的比特值在BITMAP3中的索引 Al，查找存儲BITMAP2中比特值的第Al個數(shù)組；查找第Al個數(shù)組中第一個指示空閑的比特值，根據(jù)查找到的比特值在BITMAP2中的索引A2，查找存儲BITMAP1中比特值的第A2個數(shù)組；在第A2個數(shù)組中的所有比特值指示空閑時，確定找到空閑子池，將該子池的第一個空閑塊進行分配，并更新Blockjndex的值。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)所分配的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值，具體包括在確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)沒有空閑內(nèi)存塊的情況下，分配內(nèi)存塊后， 將存儲BITMAP1中第A2個數(shù)組中所有比特值設(shè)置為指示占用，將BITMAP2中第A2個比特值設(shè)置為指示占用；進一步確定存儲BITMAP2中比特值的第Al個數(shù)組中所有比特值指示占用時，將 BITMAP3的第Al個比特值設(shè)置為指示占用，否則結(jié)束；在確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)有空閑內(nèi)存塊的情況下，分配第內(nèi)存塊后不進行多級位圖更新。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，若在第Al個數(shù)組中未找到第一個指示空閑的比特值，或者第A2個數(shù)組中不是所有比特值指示空閑時，返回重新查找BITMAP3中第一個指示空閑的比特值。
12.如權(quán)利要求1 11任一所述的方法，其特征在于，進一步包括需要釋放所分配的內(nèi)存塊時，根據(jù)要釋放的內(nèi)存塊在內(nèi)存池中的索引及內(nèi)存池的基地址，確定該內(nèi)存塊在每級位圖中對應(yīng)的比特值索引；根據(jù)該內(nèi)存塊在每級位圖中對應(yīng)的比特值索引，從下至上對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述多級位圖為三級位圖，根據(jù)所述比特值索弓I從下至上對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值，具體包括根據(jù)該內(nèi)存塊在BITMAP1位圖中對應(yīng)的比特值索引，將BITMAP1中指示該內(nèi)存塊占用情況的比特值設(shè)置為指示空閑；確定該內(nèi)存塊所在子池中不是所有內(nèi)存塊空閑時，確定釋放內(nèi)存成功，否則，根據(jù)該內(nèi)存塊在BITMAP2位圖中對應(yīng)的比特值索引，將BITMAP2中指示該內(nèi)存塊所在子池使用情況的比特值置為指示空閑；并根據(jù)該內(nèi)存塊在BITMAP2位圖中對應(yīng)的比特值索引，將BITMAP3中該內(nèi)存塊所在子池群使用情況的比特值置為指示空閑。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在同一時刻，僅允許為一個任務(wù)分配內(nèi)存，但允許釋放為多個任務(wù)所分配的內(nèi)存塊。
15.一種內(nèi)存池管理裝置，其特征在于，包括子池空閑確定單元，用于需要在內(nèi)存池中分配內(nèi)存時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)是否有空閑內(nèi)存塊，其中內(nèi)存池被劃分為多個子池，各子池包括數(shù)量相等個內(nèi)存塊；第一分配單元，用于在上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)有空閑內(nèi)存塊時，將所述子池內(nèi)的空閑內(nèi)存塊進行分配；第二分配單元，用于在上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)無空閑內(nèi)存塊時，通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個空閑子池并分配內(nèi)存塊，其中每級位圖包括多個比特值，最低級位圖的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，上級位圖的每個比特值， 對應(yīng)地指示下級位圖中多個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況；第一位圖更新單元，用于根據(jù)所分配的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，內(nèi)存池中內(nèi)存塊的索引連續(xù)編號，定義一個全局索引Blockjndex，通過Blockjndex記錄上次所分配的內(nèi)存塊在內(nèi)存池中索引相關(guān)信息，第一分配單元和第二分配單元根據(jù)Blockjndex確定上次所分配的內(nèi)存塊所在的子池是否有空閑內(nèi)存塊。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，內(nèi)存池中第一個內(nèi)存塊的索引為0，初始時，BlockJndex初始化為零；第一分配單元，內(nèi)存分配時，確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊不是子池的第一個內(nèi)存塊時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)有空閑內(nèi)存塊，并將Blockjndexl索引的內(nèi)存塊進行分配，分配后將當(dāng)前Blockjndex加1 ；第二分配單元，確定Blockjndexl索引的內(nèi)存塊為子池的第一個內(nèi)存塊時，通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個所有內(nèi)存塊為空閑的空閑子池，并將空閑子池內(nèi)的第一個內(nèi)存塊進行分配，分配完內(nèi)存塊之后，將所分配的內(nèi)存塊在整個內(nèi)存池中的索引加1并賦值給Blockjndex。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述各子池中內(nèi)存塊的數(shù)量等于內(nèi)存池管理裝置的處理機位數(shù)N，同一上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中N個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，每一級位圖中的比特值存儲在長度為N的數(shù)組中，在數(shù)組長度大于位圖中比特值個數(shù)時，將數(shù)組中除位圖中比特值外的其余比特值設(shè)置為無效。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述多級位圖為三級位圖，第一級位圖 BITMAP1的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，第二級位圖BITMAP2的每個比特值指示每個子池的整體使用情況，第三級位圖BITMAP3的每個比特值指示包括多個子池的子池群整體使用情況。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，內(nèi)存塊被使用時，BITMAP1中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑；子池中任一內(nèi)存塊在BITMAP1中對應(yīng)的比特值指示占用時，該子池在BITMAP2中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑；子池群中所有子池在BITMAP2對應(yīng)的比特值指示占用時，則該子池群在BITMAP3中對應(yīng)的比特值指示占用，否則指示空閑。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，第二分配單元具體用于查找BITMAP3中第一個指示空閑的比特值，根據(jù)查找到的比特值在BITMAP3中的索引Al，查找存儲BITMAP2中比特值的第Al個數(shù)組；查找第Al個數(shù)組中第一個指示空閑的比特值，根據(jù)查找到的比特值在BITMAP2中的索引A2，查找存儲BITMAP1中比特值的第A2個數(shù)組；在第A2個數(shù)組中的所有比特值指示空閑時，確定找到空閑子池，將該子池的第一個空閑塊進行分配，并更新Blockjndex的值。
23.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，第一位圖更新單元用于在確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)沒有空閑內(nèi)存塊的情況下，分配內(nèi)存塊后， 將存儲BITMAP1中第A2個數(shù)組中所有比特值設(shè)置為指示占用，將BITMAP2中第A2個比特值設(shè)置為指示占用；進一步確定存儲BITMAP2中比特值的第Al個數(shù)組中所有比特值指示占用時，將 BITMAP3的第Al個比特值設(shè)置為指示占用，否則結(jié)束；在確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)有空閑內(nèi)存塊的情況下，分配第內(nèi)存塊后不進行多級位圖更新。
24.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，第二分配單元，若在第Al個數(shù)組中未找到第一個指示空閑的比特值，或者第A2個數(shù)組中不是所有比特值指示空閑時，返回重新查找 BITMAP3中第一個指示空閑的比特值。
25.如權(quán)利要求15 M任一所述的裝置，其特征在于，還包括索引確定單元，用于需要釋放所分配的內(nèi)存塊時，根據(jù)要釋放的內(nèi)存塊在內(nèi)存池中的索引及內(nèi)存池的基地址，確定該內(nèi)存塊在每級位圖中對應(yīng)的比特值索引；第二位圖更新單元，用于根據(jù)該內(nèi)存塊在每級位圖中對應(yīng)的比特值索引，從下至上對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，所述多級位圖為三級位圖，第二位圖更新單元，具體用于根據(jù)該內(nèi)存塊在BITMAP1位圖中對應(yīng)的比特值索引，將BITMAP1中指示該內(nèi)存塊占用情況的比特值設(shè)置為指示空閑；確定該內(nèi)存塊所在子池中不是所有內(nèi)存塊空閑時，確定釋放內(nèi)存成功，否則，根據(jù)該內(nèi)存塊在BITMAP2位圖中對應(yīng)的比特值索引，將BITMAP2中指示該內(nèi)存塊所在子池使用情況的比特值置為指示空閑；并根據(jù)該內(nèi)存塊在BITMAP2位圖中對應(yīng)的比特值索引，將BITMAP3中該內(nèi)存塊所在子池群使用情況的比特值置為指示空閑。
27.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，在同一時刻，僅允許為一個任務(wù)分配內(nèi)存，但允許釋放為多個任務(wù)所分配的內(nèi)存塊。
28.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)存池管理裝置為基站。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)存池管理方法及裝置，該方法包括需要在內(nèi)存池中分配內(nèi)存時，確定上次被分配的內(nèi)存塊所在的子池內(nèi)是否有空閑內(nèi)存塊；若有，則將所述子池內(nèi)的空閑內(nèi)存塊進行分配；若無，則通過從上至下查找多級位圖逐級縮小查找范圍，查找一個空閑子池并分配內(nèi)存塊，其中每級位圖包括多個比特值，最低級位圖的每個比特值指示內(nèi)存塊的使用情況，上級位圖的每個比特值，對應(yīng)地指示下級位圖中多個比特值所涉及的內(nèi)存塊的整體使用情況；根據(jù)所分配的內(nèi)存塊的位置，對應(yīng)更新所述多級位圖中的比特值。本發(fā)明內(nèi)存管理免互斥鎖，可以大大降低基站在多用戶、大數(shù)據(jù)量場景下處理器的負(fù)荷，能夠處理更多的用戶。
文檔編號G06F12/08GK102253897SQ20111021042
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者韓耕 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司