MTK:内存管理机制简单分析

MTK内存管理机制简单分析

1:内存：

内存，在手机里面，是个较为紧缺的资源，特别是在功能机上面。经常在功能机上面产生的内存不足，申请失败的地方比比皆是，
更是屡见不鲜，经常会为了节省内存，会进行代码的优化，节省出一些空间出来。往往申请较大的比如700k之上的，总是需要考虑
谨慎，处理申请失败的情况。内存泄露，对于长期不关机的手机来说，更是一个潜在的威胁，对于设计人员的能力，则有较大的考
验。比如保证内存的申请与释放匹配，否则长期的累计，会使得内存可用一直在降低，最后导致没有可用内存可用，导致死机发生。
内存碎片，也是一个需要注意的地方，比如设计不合理的内存管理机制，对于内存碎片未作较好的设计，会导致出现剩余空间很大，
但是连续的可用空间很小，导致无法申请较大的内存，使得功能受限，直接导致性能的衰弱。因此一般手机内存的管理，都会分块处理
，规划出一些空间，专门来为小内存的申请和释放，再规划一些空间，来进行大内存的分配管理，这样即可有效的规避掉内存碎片的
发生，MTk既是如此来处理的，当然其他的手机平台亦是如此考虑的。
2：开始来分析MTK内存的管理方案：
首先，我们这边需要一个简化，便是将互斥操作直接忽略掉，直接关注核心处理。
下面我们来说第一种分配的接口以及使用，一般是用在较大内存的申请，偏向驱动底层的内存分配，一般MMI不建议使用
在med_mem.h存在如下的代码片段：
typedef union
{
/* default size */
kal_uint8 MED_DUFAULT_EXT_SIZE[MED_MEM_EXT_DEFAULT_SIZE];
......
kal_uint8 MED_EXT_CAM_CAPTURE_W_FS_SORT_W_AUD[MED_MEM_CONC3_SIZE(MAX_MED_CAM_CAP_EXT_MEM_SIZE,MAX_FS_SORT_MEM_SIZE,AUD_EXT_MEM_SIZE)];
......

} med_ext_mem_union;
#define MED_EXT_MEM_SIZE sizeof(med_ext_mem_union)

这个联合里面包含着各个需要从此内存池获取内存，各自需要的最大数值， sizeof(med_ext_mem_union) 得到的是联合里面最大的结构所占用的空间大小

随后在med_main.c里面有如下代码：
#pragma arm section zidata = "LARGEPOOL_ZI"
__align(4) kal_uint8 med_ext_mem[MED_EXT_MEM_SIZE];
#pragma arm section zidata
这个数组便是在运行时作为内存分配空间使用的。这里来看下几个语法
#pragma arm section zidata = "LARGEPOOL_ZI"
****
#pragma arm section zidata
这个代表的意思为中间的 __align(4) kal_uint8 med_ext_mem[MED_EXT_MEM_SIZE];最终编译链接的位置，是属于段LARGEPOOL_ZI里面的，
从而链接到的位置会依赖以链接脚本的LARGEPOOL_ZI段的位置。zidata的意思为未初始化的变量，与zidata相关的便是ro，只读，rw可读可写，zi和
rw的区别便是zi不占用rom空间，因为不需要保存初始值，会在运行时初始化为0，而rw数据，是有初始数据的，因此会在rom和ram都会占用空间，来保存初始值
以及运行时的修改。
__align(4)这个代表的是2的4次方对齐，来保证内存的起点在16的整数倍上，这样才能使得内存管理机制较好的处理和管理。
现在已经知道了内存分配的来源，下来来看看内存是如何管理以及分配的。
3:内存管理的初始化：
调用关系
med_create--med_init--med_utility_init
med_create里面存储的是一个结构，包含了5个信息，task的初始化函数，主要的消息循环函数，配置函数，重启函数，以及退出函数。
med_init便是初始化函数。
med_utility_init函数里面通过调用med_set_ext_memory_pool来将med_ext_mem数组和分配的管理结构关联起来，具体如下：

void med_set_ext_memory_pool(address_t memory, size_type size)
传递的参数为med_ext_mem，以及MED_EXT_MEM_SIZE，此时便会将这个数组的信息传递到管理结构里面，具体的为：

g_med_ext_mem_cntx.ext_mem_pool_id = kal_adm_create(
memory,
size,
NULL,
KAL_FALSE
);
g_med_ext_mem_cntx.ext_mem_alloc_count = 0;
g_med_ext_mem_cntx.ext_mem_left_size = size;

g_med_ext_mem_cntx.temp_mem_list = NULL;
g_med_ext_mem_cntx.is_debug_info_on = KAL_FALSE;

kal_adm_create函数将med_ext_mem数组进行构造，返回出一个id，随后的申请都会围绕着这个id来进行。
ext_mem_alloc_count ，申请计数
ext_mem_left_size 大小（已使用的大小为： MED_EXT_MEM_SIZE-ext_mem_left_size）
4：内存的申请以及释放：
med_alloc_ext_mem_ext这个函数是来处理申请的一个核心接口，其他上层的使用宏来进行调用，本质还是调用在此函数上面。
此函数的接口参数为：
申请大小，类别，文件,行号
其中类别为：
typedef enum
{
MED_INT_MEMORY_TYPE,
MED_EXT_MEMORY_TYPE_NONCACHEABLE,
MED_EXT_MEMORY_TYPE_CACHEABLE,
MED_EXT_MEMORY_TYPE_FRAMEBUFFER,
MED_EXT_MEMORY_TYPE_TOPPEST_NONCACHEABLE,
MED_EXT_MEMORY_TYPE_TOPPEST_CACHEABLE,
MED_EXT_MEMORY_TYPE_AUDIO_NONCACHEABLE,
MED_EXT_MEMORY_TYPE_AUDIO_CACHEABLE,
MED_EXT_MEMORY_TYPE_COUNT
} med_memory_type_enum;
med_alloc_ext_mem_ext函数的关键处理过程：

kal_take_mutex(med_mem_mutex); //获取互斥操作信号量
p = (void*)med_ext_smalloc_ext((size_type) size, location, file_p, line_p);
kal_give_mutex(med_mem_mutex);//释放互斥操作信号量
具体来看看med_ext_smalloc_ext这个函数吧：
这个函数会来依据med_memory_type_enum来进行处理，具体的由于没有源码，不好说明，但是基本可以描述下：
有一个标示着为MED_MEMORY_WITH_TEMPORARY_FLAG，有这个标示的话，申请时先查询是否已经释放，没有的话先释放再申请。
一般是从低地址进行申请，如果类型为MED_EXT_MEMORY_TYPE_TOPPEST_CACHEABLE或者MED_EXT_MEMORY_TYPE_TOPPEST_NONCACHEABLE
则会从高地址来进行获取。
cacheable 和noncacheable的区别应该为申请的地方不同，具体的不可得知。
通过这个方式来管理的还有与声音audio有关的申请，声音单独使用kal_adm_create重新构造一个内存区域来进行管理，应该是为了规避其他task的申请
影响到声音相关关键申请，而导致品质下降或者严重的死机产生。
以上便是MTK内存管理的一个方式，下来我们来说一般的小的内存申请的方式，一般限制在2k大小的很小的一个结构申请，一般的管理方案是由一组数组
组成，比如：
g_buffer[]=
{
//多少字节总共数目数组地址
  {50,1000,g_50_buffer},
  {100,1000,g_100_buffer},
}
这里只是一个例子，不代表MTK就是如此数据，随后申请时比如申请20字节，那么调用接口OslMalloc（对应的释放为OslMfree）进行申请空间。
函数会在g_buffer里面查找，看当前50字节是否有剩余，有则返回g_50_buffer里面空闲的一项地址，然后进行修正剩余空闲数目，以备其他申请或者查询使用。
如果50字节的1000个都被申请完了，那么便会进入100字节里面查询，如果有空闲，返回地址，没有继续查询，直到数组结束，数组结束也没有分配成功，则
会产生断言，死机重启。
3：app的申请内存管理方案分析：
ASM =application shared Memory ,这种机制是为了AP直接共享内存而产生的，比之Med第一种的分配管理，这个便多了更多的一些细节，可以更加友好的实现
在内存不足时，提示用户是否愿意释放一些空间，来满足当前ap的运行使用。
首先，我们先来看看内存分配数组的结构：
app_mem_config.h里面：
typedef union
{
  kal_uint8 SUB_POOL[sizeof(app_asm_pool_sub_union) + GDI_ASM_MEM_SIZE];
  kal_uint8 DUFAULT_POOL[APPLIB_MEM_AP_POOL_SIZE_CONFIG(APPLIB_MEM_AP_POOL_DEFAULT_SIZE)];
  .....
  kal_uint8 APP_UNIT_TEST[APPLIB_MEM_AP_POOL_SIZE_CONFIG(APPMEM_TEST_POOL_SIZE)];
  ......

} app_asm_pool_union;
#define APPLIB_MEM_AP_POOL_SIZE sizeof(app_asm_pool_union)
是不是和Med第一种的分配管理基本保持一致呢？其实此时就是保持一致的。下来看下内存分配的数组的位置：
MemoryRes.c里面：
ALIGN(ASM_ALIGN_SIZE) U8 g_applib_mem_ap_pool[APPLIB_MEM_AP_POOL_SIZE + 10240];
这个就不需要解释了吧。
我们再看看初始化这个数组的地方吧：
MMI_Init--mmi_frm_appmem_stage1_init--applib_mem_ap_init
MMI_Init在TaskInit.c里面的mmi_handler_info数组里面。
我们现在来细看下applib_mem_ap_init函数：
参数为 stop_finish_callback_by_MMI，g_applib_mem_ap_pool，APPLIB_MEM_AP_POOL_SIZE 这里需要说明stop_finished_handler函数的意义
这里这个函数的目的是当一个应用申请失败时，会弹出是否需要释放其他应用来满足此应用的运行，（这里是否弹出需要释放其他应用内存，也是由用户来配置的，不需要的话
便跟一般的申请内存一致了），当点击释放时，会调用注册的释放函数来完成释放，释放完毕后，会通知应用释放完毕，来进行再次尝试启动。
applib_mem_ap_init这个函数内部的实现为：
g_applib_mem_cntx.app_pool_id = kal_adm_create(
g_applib_mem_ap_pool,
APPLIB_MEM_AP_POOL_SIZE,
(kal_uint32*) g_applib_mem_pool_chunk_size,
KAL_FALSE);

ASM_ASSERT(stop_finish_callback_by_MMI != NULL);
g_applib_mem_cntx.app_stop_finish_callback = stop_finish_callback_by_MMI;
g_applib_mem_cntx.app_pool_inited = KAL_TRUE;
g_applib_mem_cntx.app_pool = g_applib_mem_ap_pool;
g_applib_mem_cntx.app_pool_size = APPLIB_MEM_AP_POOL_SIZE;
//这块便是和Med第一种的分配管理基本一致了
initialize_UI_demo--mmi_frm_appmem_init这个结构里面，便是赋值默认的管理申请内存失败，停止回调以及默认释放函数，以及预检测内存函数，预检测
内存函数可以先进行检测是否能够申请得到内存。
4：ASM的管理数据结构：
static applib_mem_cntx_struct g_applib_mem_cntx;
这个结构保存着所有的相关信息，具体结构的信息为：

typedef struct
{
/**************************************************************************
* app *
**************************************************************************/

/* ADM pool ID of app-based ASM. */
KAL_ADM_ID app_pool_id; //创建时保存的id，随后申请内存时需要

/* memory buffer pool */
void *app_pool; // 创建的内存分配地址

/* buffer pool size */
kal_uint32 app_pool_size; // 创建的内存分配大小

/* Count of allocated app-based blocks */
kal_int32 app_alloc_count; //申请的计数

/* Callback handler to process the result of stopping application in MMI task */
app_stop_finish_callback_type app_stop_finish_callback; //停止应用的回调函数

/* allocation fail handler */
applib_mem_ap_allocation_fail_handler_type app_allocation_fail_handler;//申请失败的函数

/* default stop callback */
applib_mem_stop_handler_type app_stop_callback_default;//默认的停止函数

/* callback before allocate memory */
applib_mem_ap_pre_alloc_hdlr app_pre_alloc_handler; //预申请的函数

/* callback after memory is freed */
applib_mem_freed_handler mem_freed_handler;//释放后的函数

/* Head node of app-based chunk */
applib_mem_header_struct app_head;//记录着使用情况

/* Initialized */
kal_bool app_pool_inited; //是否已初始化

/* app stop info */
applib_mem_app_stop_info_struct app_stop_info[APPLIB_MEM_APP_STOP_MAX];//记录enum的stop的信息

/* application info */
applib_mem_app_info_struct app_info[APPLIB_MEM_APP_COUNT];// 记录asm申请时的ap id信息

/* Multi-thread mutex */
mmi_frm_recursive_mutex_struct app_asm_mutex;//互斥信号
....去除掉了screen的一组数据，管理是和app这个是一致的。

} applib_mem_cntx_struct;
现在我们来看看一个关键的定义APPLIB_MEM_APP_COUNT，这个数值。
在app_mem.h里面有这个一个枚举：applib_mem_ap_id_enum
内容为：
typedef enum {

APPLIB_MEM_AP_ID_DUMMY,
APPLIB_MEM_AP_ID_QQ,
APPLIB_MEM_AP_ID_IVEX,
APPLIB_MEM_AP_ID_EM,
.....
APPLIB_MEM_AP_ID_VENUS,
......
APPLIB_MEM_AP_ID_QQ_MOVIE,
APPLIB_MEM_AP_ID_MARK_SEVERAL,
APPLIB_MEM_AP_ID_TOTAL
} applib_mem_ap_id_enum;
APPLIB_MEM_APP_COUNT =APPLIB_MEM_AP_ID_TOTAL-APPLIB_MEM_AP_ID_DUMMY
这个枚举便是随后你申请空间时的一个关键依赖值，下面来看看这个空间的申请方式：
关键函数1：applib_mem_ap_register
参数applib_mem_ap_id_enum值，弹出框时的字串信息，弹出框时的图标，停止函数（当用户点击停止时会调用，释放内存，通知asm管理来处理数据）
关键函数2：applib_mem_ap_alloc申请空间函数：
参数applib_mem_ap_id_enum值，申请大小
下来便是asm和其他的区别了：
如果申请失败，可以调用 mmi_frm_appmem_prompt_to_release_mem函数来进行释放当前申请空间的一些应用，这个函数的参数为：
pplib_mem_ap_id_enum值，图标，所需要的内存大小,释放成功后的函数(来完成释放后重新启动的动作)
函数接口：
applib_mem_ap_get_total_left_size 获取总共剩余的空间
applib_mem_ap_get_max_alloc_size 获取最大可以申请的空间
applib_mem_ap_get_pool_size 获取总数
applib_mem_ap_alloc_full_pool_int 这个为申请pool上的所有空间，这个接口会占完全部的空间，如果不释放时，
再去申请的话，会失败。
5：ASM里面的screen的内存管理：
屏幕 screen的内存管理，结构上和APP Asm的管理完全一致，仅是接口的不同而已。

总结：
内存管理算是操作系统中设计关键部分之一，在手机的平台上，内存管理的算法设计考虑，若不能有效的来规避内存碎片，则会导致性能指数下降，
直接影响到系统的存活周期，因此往往都会在内存的管理方案上下足成本，当然当前成熟的设计思路也是有效避免内存碎片，分割的无法使用的有效策略。
看过几个其他的平台（mstar和展讯），内存申请无外乎这些考虑，但是相比而言，mstar的封装很好，不需要关注到底申请到哪里的空间内存，上层接口
保持一致，如此便保证了用户层的统一，不至有所迷惑，一致不知所措。

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