動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理的設(shè)計(jì)

計(jì)設(shè)和現(xiàn)個(gè)支持多程存分配釋放的動(dòng)存管系統(tǒng)(Multi-threadedDynamicMemory之后稱MTDMM)該系統(tǒng)為多線程應(yīng)用程序的內(nèi)使用和管理提供有效的解決方案對(duì)多程的線程共享和線程有數(shù)據(jù)提供不同存儲(chǔ)策根需通動(dòng)存管理統(tǒng)出內(nèi)存分配或釋放的請(qǐng)求存儲(chǔ)管理系統(tǒng)根請(qǐng)求在不同的存儲(chǔ)空間中完成具體的操作對(duì)線共的內(nèi)存分或放求在線程共享的存儲(chǔ)空間中操而對(duì)于線程私的內(nèi)存分配或釋放請(qǐng)，則在該線程對(duì)的私有存儲(chǔ)空間中操。該系統(tǒng)可向用提供以下兩大功多個(gè)程供個(gè)共享的儲(chǔ)間線程間的數(shù)據(jù)共享和據(jù)通信每線建立個(gè)有存儲(chǔ)空間足程私有數(shù)據(jù)分和釋。儲(chǔ)理對(duì)接接口動(dòng)態(tài)儲(chǔ)管系以下簡稱供下外接口供用戶用以完對(duì)程共享線程私有的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的分配與釋放int初化系每使MTDMM的序只應(yīng)當(dāng)使用一次成功執(zhí)行則返0，否則返回誤碼

int終MTDMM統(tǒng)對(duì)于每個(gè)用MTDMM的若成功執(zhí)行則回否則回代。intmm_createspace(pthread_tpth_id)新始線創(chuàng)建程私空間，參為相線程線程。成返回，則回誤代碼int線程結(jié)束前釋放線程私有空間若成功執(zhí)行則返，否則回錯(cuò)誤代碼。mm_alloc(pthread_tpth_id，intsize)線程私有動(dòng)態(tài)內(nèi)分配函數(shù)，參數(shù)是線程，size是申請(qǐng)大小，以字節(jié)為位若分配成功則返回分得空間的首址，類型為void*，否回。intmm_free(pthread_tpth_id,ptr)線程私有動(dòng)態(tài)內(nèi)存釋放函數(shù)參數(shù)tid是線程線程號(hào)ptr為待放內(nèi)存址通常為指針變量。若成功執(zhí)行則返回0，則回誤代碼MM(memorymanager)3.1MMIndex_list

地址01517

space*space*space*space*

publicspaceNULL

blobloblockckckblblobloocckckk

NULL、

、、、#+1

、、space*

NULL

圖動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理結(jié)構(gòu)的主要數(shù)據(jù)構(gòu)組織MM主數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如1示。在MM化將待的空將分部個(gè)長間表空初空空池初定義數(shù)目）在MM初始還為線程共享數(shù)據(jù)創(chuàng)建1個(gè)公存儲(chǔ)（blic），并將這個(gè)注到間引中每個(gè)初掛載定義個(gè)。當(dāng)MM第1次收到某線程（非主程）的動(dòng)態(tài)內(nèi)存配請(qǐng)求，將為該程創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)私有儲(chǔ)并默認(rèn)載個(gè)block后注冊(cè)到引中為線的有間當(dāng)MM到pth_id)請(qǐng)時(shí)，會(huì)將該線程pth_id對(duì)的space放入空閑空間池中，同時(shí)釋放space掛載的所到空閑儲(chǔ)塊池中MM結(jié)以上的敘述，定MM下word_mm{//索引表struct

，//b

structword_space_head*

，//有當(dāng)息pthread_mutex_t////pthread_mutex_t//索引表//}word_mm,義宏定義是為了讓用戶實(shí)現(xiàn)自定大小，數(shù)量等信息，這里的數(shù)據(jù)是初始化時(shí)的默認(rèn)值：30//

spaceBLCOK_NUM100//

在池的目

義的展池block目//義是組織block部的SECTOR_SIZE128//定義的sector的單位節(jié)3//

的block目MM_HASH_FUC(tid)//HASH義索引表簡介索引表的容納式是采鏈?zhǔn)絟ash法它的作用管理所正在使用的根據(jù)定的程編號(hào)pth_id可以快速的在索表中查找到該線程對(duì)應(yīng)nit,向相應(yīng)的；然在這個(gè)space上完成線程的內(nèi)存分配與釋放請(qǐng)。索引表中含有下列tid和個(gè)指針該指指某用的頭部個(gè)用指下一個(gè)nit單元。索引的結(jié)構(gòu)tid0*1*43*-1*2*-1*......

NULLNULL圖索引的結(jié)構(gòu)圖示了運(yùn)行過程中的索引結(jié)構(gòu)中一索項(xiàng)是共space對(duì)的索引項(xiàng)，這塊在MM初化的時(shí)候建立，在MM銷毀時(shí)候銷當(dāng)毀1個(gè)space時(shí)，需刪除該space在索引表中對(duì)應(yīng)索引項(xiàng)引采Hash實(shí)處沖突的法用地法，由于三作，圖沒顯出這關(guān)系。索引表的定義根據(jù)上面的敘述定于索引表中的素如下：index_list_unit{unsignedlong//

該space*space;的塊用于多block*nextUnit//hash}index_list_unit,list_unit_t;_unit_tlist_index[LIST_LENGTH]在結(jié)構(gòu)體中定義的是一個(gè)行項(xiàng)結(jié)構(gòu)體的數(shù)組4.3

intmm_list_init()初始創(chuàng)索表本的是得頭的list數(shù)實(shí)體化。初化時(shí)調(diào)用此數(shù)，創(chuàng)建成功回0。intmm_list_logon(utid)線程第一次申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)候或顯示調(diào)用創(chuàng)space候注索引；參數(shù)tid是編號(hào)。該函數(shù)用get函數(shù)獲頭和的block塊動(dòng)，之冊(cè)表返。intlongtid)線程結(jié)束之后，在索引表中注將tid記刷-1用space頭入池調(diào)rn將block塊還池longtid)據(jù)tid參定返型。函只是一個(gè)能數(shù)為其函使。5.1空閑空間池中由若干個(gè)空閑成這都有一個(gè)頭信息，大小零標(biāo)未用。在注索表標(biāo)記已用脫池。銷之后仍然回到該池，池的作相當(dāng)于是空閑的管理池。5.2Space數(shù)

空總閑數(shù)數(shù)

空總閑數(shù)數(shù)斥鎖

圖space空閑空間的組織結(jié)構(gòu)如圖所示，中的space都指向任何block，有要標(biāo)信。5.3Space義

Space池頭結(jié)信息下：structstructword_space*firstSpace;//

個(gè)//

錄space的pthread_mutex_t//Space

互斥鎖

//用實(shí)現(xiàn)對(duì)pace空}word_space_head,space_head_t;結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如下：inttSize;//記錄space塊掛總存空大小(以數(shù)示intfSize;//錄space所載的空閑內(nèi)存大以塊數(shù)示structword_block//指一個(gè)block塊word_space*sNext;//指一塊Space接

int立space鏈頭鏈函得結(jié)中的實(shí)體化。創(chuàng)一個(gè)空載的頭返回指針型。在有新線程建立且space池?zé)o閑space頭時(shí)用函，回針交給引，成冊(cè)()響應(yīng)程新立求該數(shù)優(yōu)搜空池否有有返回，如果沒有調(diào)上面的函數(shù)生成一個(gè)新的；返回指向獲得的的指針intmm_space_return(space*ptr)響線程結(jié)束的注函數(shù)，參數(shù)ptr指線對(duì)應(yīng)的將此塊space頭入池中。果注銷成功返回0；函數(shù)還要修改鏈頭的信息blocks6.1該池中單元block是初始化MM時(shí)候由用戶定大小單的最小儲(chǔ)元建的個(gè)數(shù)也被用戶指定。被space使管，身于己的內(nèi)存有套理式head包含一基本關(guān)block信息，如鎖互斥剩block數(shù)等。數(shù)blcok數(shù)blockblockblock

Spacepointer圖block池的據(jù)結(jié)構(gòu)組織圖是運(yùn)行過程中某一刻的態(tài)，色表示已占而色的表示閑space中的指指向一個(gè)同個(gè)space的block會(huì)相互連。head引的線示是將有的閑的塊連，這做目的方便找空的塊。對(duì)block內(nèi)的構(gòu)以它部管理的方式，將第七節(jié)論

block池頭點(diǎn)如：block*//指

tSize;//記fSize;//記block

池中數(shù)塊

structword_block*ffBlock;//記錄第一pthread_mutex_t斥鎖對(duì)pace的制

fnum:k

block內(nèi)部的數(shù)據(jù)構(gòu)如右圖示，結(jié)結(jié)下

tsNum;//shortfsNum;//

該小小

//置structword_block*//向池鏈中一blockstructword_block*

//被space塊中的//下一個(gè)//在被占時(shí)指下一空閑block}word_block,block;其中sector的組

intmm_block_chead()建池函數(shù)使得結(jié)構(gòu)體mm的mm_block_head實(shí)體block*創(chuàng)建個(gè)block塊返型；初化。block*mm_block_reblock()應(yīng)space的加動(dòng)，找中第個(gè)有占的block塊，回block*并且修改池信息。該函數(shù)用來展space塊大小。bool*mm_block_return(block響還塊動(dòng)作，參數(shù)是該的塊；該函數(shù)線程注銷時(shí)候由引表函調(diào)，旦行，需要改針修改block池的鏈頭。intmm_block_realloc()在池中的有塊已經(jīng)被用是仍然有新的線程建立block池本身私下里用此數(shù)次拓展申請(qǐng)辟BLOCK_RENUM個(gè)塊Space7.1-sectorSector是的分配用，用于戶儲(chǔ)使用內(nèi)最小單Sector按照一定量（取決宏）被組織在個(gè)block塊中。它的小也是取于宏頭SECTOR_SIZE，單位字節(jié)。其中，前兩個(gè)字節(jié)在初始化的時(shí)候被制定，存放個(gè)r指于組織在block中（相于靜鏈表），而在被分配出去后被用戶寫覆蓋在線space對(duì)于的理對(duì)的理對(duì)于線程戶辟釋放間的內(nèi)部現(xiàn)在space配算法指的是對(duì)于用戶的局部申請(qǐng)有著最為實(shí)際和有效的內(nèi)分配算法，這個(gè)算可以改進(jìn)；本次我們的算總體思是頭block為節(jié)點(diǎn)創(chuàng)s鏈以為位由block用態(tài)方組空閑sector，響應(yīng)戶的局部申請(qǐng)。curcur

space

blockblocktsizefsizesnext

bnext

bnext

sb_next

block

圖在線space的一時(shí)狀面表一：所域稱型稱spacefblockblock*block

用途指第一個(gè)掛載在上的block部shortshort

短型數(shù)大短型空閑數(shù)，最大space*nextspacets_numshorttotal

注后接入space池，用于串在鏈上記錄掛在本block上的sector總數(shù)頭部

fs_numshortfreefnumshortblock*nextblocksb_nextblock*

記錄掛在本block上的sector空數(shù)記第一個(gè)空閑的號(hào)當(dāng)靜鏈鏈頭在池中續(xù)block創(chuàng)成bh鏈指下一個(gè)掛載在上的block果本block占指向鏈中下一個(gè)用----------------------block中的小分配單元，邏件curshort

短型表的對(duì)于載的構(gòu)建以用函數(shù)（參見接口），構(gòu)建完成后，可注冊(cè)再掛載，是容易的對(duì)初始化block即用mm_block_init數(shù)實(shí)現(xiàn)制是先從存中得一大小字節(jié)的間它表示頭大，加上后面所的單元大返回的指針強(qiáng)制block*，始入充block頭，地址是BYTE*p=(BYTE*)nodeBlock；所的址第個(gè)的采用強(qiáng)的方式這個(gè)cur值地，寫入。7.4分配算法7.4.1流圖我們展示了用戶的一次申請(qǐng)中實(shí)現(xiàn)的流程用Alloc(tidsize)

Locate(tid)

次？

是否logon（tid）Void*指針分法

reblock

是否

圖用戶內(nèi)存申請(qǐng)流程其中使到的函數(shù)都是上面的組件中所定過的函數(shù)些函實(shí)制意事項(xiàng)都函數(shù)介紹中說。下面的工作就是來詳細(xì)的解釋下圖6中分法7.4.2block分算法圖說block在分前經(jīng)保了本中足的間分配即block不發(fā)生溢的錯(cuò)誤分配結(jié)后block（有大存的的返給用戶分配束參看圖到之后從鏈向后查找到第個(gè)block塊的fsNum>1(表還有sector可給分配)進(jìn)行塊的分配到一個(gè)的sector，下地的cur值寫fNum頭頭空數(shù)進(jìn)行有，是個(gè)字，是SECTOR_SIZE-2個(gè)，有個(gè)字節(jié)是給了？不錯(cuò)，在空的，cur值個(gè)節(jié)了個(gè)一分配，這個(gè)cur值有意義，可（實(shí)上是為值，用戶拿到這個(gè)塊后寫入其數(shù)了）space釋算法釋算法的流程圖在，為看了，就以。有個(gè)參數(shù)個(gè)tid用在表中定位在有直返回；還有void*，是是的空的地。采頭法行入，定到的后鏈地址的法找到塊block指的頭個(gè)字節(jié)short*型且寫入fnum的值將m改當(dāng)回sector塊的索引號(hào)，這就是頭插法還回sector。下使用況分析臨界分及選定的鎖系統(tǒng)的結(jié)以三層引(space層(對(duì)、block在線使時(shí)免不對(duì)這些線性結(jié)構(gòu)進(jìn)行search等以這結(jié)構(gòu)就是臨界資源且些界源作整存的也是說，單獨(dú)的nit或或是block都不成為臨界資源的，只有它們?cè)趯?duì)應(yīng)的線性結(jié)構(gòu)上才成為臨界資源一部分另外，（即共享區(qū)）由一indexnit個(gè)及個(gè)block構(gòu)，由于為所有線程共享，所其整體也為臨界資源。對(duì)臨界資源，為了防止多線程操作時(shí)出現(xiàn)問題，必須對(duì)其進(jìn)行同步、互斥處理，系采用加鎖方來實(shí)現(xiàn)互斥方考到臨資源任單獨(dú)的單元構(gòu)成界一方面考慮小粒度會(huì)帶來更大的空時(shí)間開銷以及更容易帶來死所以每個(gè)臨資源整加鎖即鎖量——block池來定block池shLock——池鎖（來鎖定spaceindex—index鎖（用來鎖定索引表）；——共享區(qū)來鎖定共享區(qū)種分別設(shè)定block池結(jié)構(gòu)和池頭結(jié)中，后兩種設(shè)在結(jié)中各數(shù)定關(guān)系首，為了方便與安全，所有函數(shù)如需加鎖，則該函數(shù)保持運(yùn)行全程不解鎖，只在數(shù)將運(yùn)結(jié)束時(shí)再解鎖以下述只描述單層函數(shù)若函數(shù)調(diào)用函數(shù)加鎖況予描）于始化數(shù)運(yùn)行在序最開始，所在同時(shí)不有線程運(yùn)情發(fā)生，便不用執(zhí)行任何加鎖操作，只將有初化可塊space塊建一，所以用加鎖mm_block_reblock數(shù)需從block-pool上查并取塊要bhLock鎖。數(shù)由于需要將插block-pool，以將bhLock鎖。mm_block_realloc函于需內(nèi)存間做成block插入以展，以需要鎖。但是該函數(shù)只被reblock調(diào)，不上。、mm_list_logoff、數(shù)由于要上找，以需將indexlock鎖上函數(shù)于需要在中檢索所以需要上rn函需要將插所需將shLock鎖。mm_allocmm_free在參數(shù)tid要對(duì)共享區(qū)進(jìn)行操作以需將鎖上。以是所有鎖會(huì)在何時(shí)被鎖上及解開。各函數(shù)深層對(duì)鎖的操作可以由以上描述和之的函數(shù)用關(guān)系圖來推。MTDMM代碼結(jié)文件函分布關(guān)、MTDMM系統(tǒng)的結(jié)

MTDMM文件構(gòu)

()圖統(tǒng)的文結(jié)構(gòu)圖是系統(tǒng)的致可分三個(gè)層:底層操層部控制、對(duì)外接層其中層操層直接面向內(nèi)的block操作，下:block池頭的立block池的初化block的取塊block的還塊block池的展

int(intblock*mm_block_reblock()block*rn(block*