vppinfra ---heap学习

dpdk-vpp源码解读

发布于 2023-03-07 16:58:37

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代码可运行

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代码可运行

上一节我们介绍hash的使用，本来这节打算介绍mhash，但是mhash结构中使用了另外一种结构heap：可变长度的内存池管理结构。下面是vpp官方对heap的说明：

Rarely used （pool are faster） 
很少使用，pool内存池更快
still efficient 
但是也很有用
to be used if you need variably sized allocations 
如果需要可变大小的分配，则使用

heap结构比pool结构处理比较复杂，我们可以先从heap的测试用例来了解heap的使用方法，再深入了解其内部处理逻辑。

heap对外使用方法：

从vppinfra/test_heap.c文件里面截取一部分代码来大概介绍一下具体的使用。heap和pool一样，有两种使用方式：

1：固定内存大小，静态heap--超过大小可能会报异常，这个应该和pool一样的，需要注意。

2: 动态申请内存大小，动态heap--这个对使用者没有限制。

我们主要介绍动态申请heap内存方式：

/* 动态heap内存使用函数。我们可以参考单元测试用例。
 * u32 *v；heap管理堆数据区域头指针
 *  u32 handle：管理内存块结构体的下标：如：heap_elt_t *p =H->elts[handle]。
 *  u32 size ：要申请数据的占用多少sizeof ((v)[0])，因为底层是vec操作函数。
 *            这个可能比传入size要大，可能会进行 align字节对齐。    
 *  u32 align：内存对齐的大小
*/
u32 offset = heap_alloc_aligned(v,size,align,handle);
/*我们申请内存的首地址head 可以通过下面方式直接得到*/
u32 * head = v + offset;
/*headle 我们必须要保存的，通过headle 我们可以用来释放这块内存*/
 heap_dealloc (v, handle);
 /*heap_elt_with_handle(v,handle)*/
 heap_elt_with_handle(v,handle)；

heap 管理结构及其内存分布：

/* Header for heaps. */
typedef struct
{
  /* Vector of used and free elements. heap管理数据块*/
  heap_elt_t *elts;
  /* For elt_bytes < sizeof (u32) we need some extra space
     per elt to store free list index. */
  u32 *small_free_elt_free_index;
  /* Vector of free indices of elts array. */
  u32 *free_elts;
  /* Indices of free elts indexed by size bin. */
  u32 **free_lists;
  format_function_t *format_elt;
  /* Used for validation/debugging. */
    uword *used_elt_bitmap;
  /* First and last element of doubly linked chain of elements. */
  u32 head, tail;
  /*used_count ： 已经使用的个数，max_len 静态heap使用的，最大大小*/
  u32 used_count, max_len;
  /* Number of bytes in a help element. 
   *这个比较关键,heap堆的数据类型的字节数 ，等于size（v[0]）*/
  u32 elt_bytes;
  u32 flags;
  /* Static heaps are made from external memory given to
     us by user and are not re-sizable vectors. */
#define HEAP_IS_STATIC (1)
} heap_header_t;

heap堆内存的块管理结构：

主要是offset ：bit31 位：表示当前内存块是free还是busy状态。

bit0～30：表示举例heap 堆头指针V的偏移量大小。

next 和prev ：当前管理内存块的前后内存块是连续的，这样在heap_dealloc释放内存块时，我们可以判断前后是否free的，如果是free的，我们需要合并成大的内存块。