Star5
13
代码
代码
Issues22
Pull Requests17
流水线
讨论
Wiki
分析
Star5
13
Lliuxi1234mem: UniProton support benefit memory algorithm
851ef0ad创建于 20 天前历史提交

内存管理介绍

内存管理主要工作是动态的划分并管理用户分配好的内存区间。当程序某一部分需要使用内存，可以通过操作系统的内存申请函数索取指定大小内存块，一旦使用完毕，通过内存释放函数归还所占用内存，使之可以重复使用。在系统运行过程中，内存管理模块通过对内存的申请/释放操作管理用户和OS对内存的使用，使内存的利用率和使用效率达到最优。

内存基本概念

内存块 slice

用户申请到的一片连续内存空间，是内存管理的最小单元。

算法 arithmetic

内存管理的一种策略，如FSC。

内存算法

UniProton 内存管理支持在编译期通过 defconfig 选择底层分配算法。所有算法对外提供统一的标准接口，上层（PRT_MemAlloc/PRT_MemFree/PRT_MemAllocAlign，以及内核各模块直接调用的 OsMemAlloc/OsMemAllocAlign）无需感知具体算法，由公共分派层根据宏控选用。

算法选择与公共分派

  • defconfig 选择：CONFIG_OS_MEM_ARITH_TLSF=y 选用 TLSF；CONFIG_OS_MEM_ARITH_BESTFIT_LITTLE=y 选用 bestfit_little；CONFIG_OS_MEM_ARITH_BESTFIT=y 选用 bestfit；缺省（不设置）用 FSC。
  • slab 扩展：CONFIG_OS_MEM_SLAB_EXTENTION=y 在 bestfit_little 和 bestfit 模式下生效，作为小块分配 cache 挂在对应 heap 算法前面，不是独立的 UniProton 内存算法。
  • slab 自动扩展：CONFIG_OS_MEM_SLAB_AUTO_EXPANSION_MODE=y 依赖 CONFIG_OS_MEM_SLAB_EXTENTION=y，允许 slab class 在初始 bucket 用完后继续从 backing heap 申请 bucket。
  • 公共初始化 OsMemInit(addr, size)（src/mem/prt_mem.c）：按宏分派到对应算法自己的初始化实现。
    • FSC：OsFscMemInit
    • TLSF：OsTlsfMemInit
    • bestfit_little：OsBestfitLittleMemInit
    • bestfit：OsBestfitMemInit
  • 各算法的 init 负责初始化内存池，并填充 g_memArithAPI 分发表（alloc/allocAlign/free 三个函数指针）。
  • prt_mem.c 中的 PRT_MemAlloc/PRT_MemFree/PRT_MemAllocAlign 经 g_memArithAPI 表分派到当前算法。
  • 各板级 OsMemConfigReg 只调用公共 OsMemInit，不直接指定算法；切换算法仅需改 defconfig，无需改板级代码。
OsMemConfigReg ──> OsMemInit ──┬─ OS_MEM_ARITH_TLSF:           OsTlsfMemInit ──> 填 g_memArithAPI
                               ├─ OS_MEM_ARITH_BESTFIT_LITTLE: OsBestfitLittleMemInit ──> 填 g_memArithAPI
                               ├─ OS_MEM_ARITH_BESTFIT:        OsBestfitMemInit ──> 填 g_memArithAPI
                               └─ 否则:                        OsFscMemInit  ──> 填 g_memArithAPI

PRT_MemAlloc/Free/AllocAlign ──> g_memArithAPI.{alloc,free,allocAlign}
内核模块 ──> OsMemAlloc/OsMemAllocAlign（算法无关共享符号，编译期选定算法实现）

公共接口契约

所有算法都必须遵守 UniProton 内存管理公共契约：

  • 初始化入口固定为 OsMemInit(addr, size)，由公共分派层根据 OS_MEM_ARITH_* 宏调用具体算法初始化函数。
  • 对外接口固定为 PRT_MemAlloc/PRT_MemFree/PRT_MemAllocAlign，内部通过 g_memArithAPI 分发表调用当前算法。
  • 内核内部共享符号固定为 OsMemAlloc/OsMemAllocAlign，由当前编译进来的算法提供实现，避免上层模块感知算法差异。
  • size == 0 返回 NULL；分配失败返回 NULL；非法释放返回错误码。
  • 对齐分配必须返回满足 boundary 的地址，且释放路径能还原真实节点头。
  • 统计信息统一维护到 g_memUsage/g_memPeakUsage/g_memTotalSize/g_memStartAddr，供 memInfo 和测试使用。
  • 算法私有入口使用 PRT_ 前缀；设计文档可以说明来源于 LiteOS，但 UniProton 侧不继续对外暴露 LOS_Mem* 接口名。

FSC 算法（缺省）

  • FSC（Fixed-Size Chunk，定长块）：UniProton 缺省内存算法，按空闲块大小建立分级链表，用位图快速定位可用链表。
  • 源码：src/mem/fsc/prt_fscmem.c，实现 OsFscMemInit/OsFscMemFree 及共享的 OsMemAlloc/OsMemAllocAlign。

原理与数据结构

  • 每个内存块使用 TagFscMemCtrl 描述大小、前一块大小、前后链表指针等元数据。
  • 空闲块按大小映射到 g_fscMemNodeList[OS_FSC_MEM_LAST_IDX]。OS_FSC_MEM_SZ2IDX(size) 根据最高有效位计算 size class，OS_FSC_MEM_IDX2BIT(idx) 映射到 g_fscMemBitMap。
  • g_fscMemBitMap 记录哪些 size class 非空，分配时先按申请大小得到目标 class，再通过位图寻找不小于目标大小的空闲链表。
  • 空闲块插入/删除由 OsFscMemInsert/OsFscMemDelete 完成，链表头和位图同步更新。

分配流程

  1. OsMemAlloc 对申请大小做最小块和地址对齐处理。
  2. 根据对齐后的大小计算目标 class，结合 g_fscMemBitMap 找到可容纳的空闲块。
  3. 若空闲块大于申请大小且剩余空间足够容纳一个最小块，则调用 OsFscMemSplit 分裂。
  4. 标记节点为 used，返回节点头之后的用户地址。

释放流程

  1. OsFscMemFree 根据用户地址还原 TagFscMemCtrl 节点头。
  2. 校验 used magic、地址范围和块头一致性，非法释放直接返回错误。
  3. 前后相邻块为空闲时合并，降低外部碎片。
  4. 将合并后的空闲块重新插入对应 size class 链表，并更新位图。

特点

  • 位图 + 分级链表带来较低查找成本，适合默认小型内核场景。
  • 节点尾部带 OS_FSC_MEM_TAIL_MAGIC 溢出检测，这是 FSC 专有机制；TLSF、bestfit_little、bestfit 不伪造该 magic。
  • size class 粒度来自块大小最高有效位，查找快，但相比 best-fit 类算法更容易产生一定内部碎片。

TLSF 算法

  • TLSF（Two-Level Segregated Fit，两级分隔适配）：通用动态内存算法，通过一级粗粒度桶和二级细粒度桶管理空闲块，目标是在可控碎片下提供有界查找时间。
  • 源码目录 src/mem/tlsf/：
文件 说明
prt_tlsf_core.c / prt_tlsf_core.h TLSF 算法核心，提供 OsTlsfInit/OsTlsfAlloc/OsTlsfAllocAlign/OsTlsfFree/OsTlsfRealloc/OsTlsfInfoGet 等
prt_tlsf_list.h 算法自用的双向链表（OsTlsfList*/OS_TLSF_DL_LIST*）
prt_tlsf_compat.h 类型/打印/hook/任务等适配层，直接对接 UniProton 原生 PRT_ 接口（如 PRT_HwiLock/PRT_Printf/PRT_TaskSelf）
prt_tlsf_config.h 算法配置宏（TLSF_CFG_*），裁剪 leakcheck/integrity/task-mem/lms/lmk 等可选项
prt_tlsfmem.c 胶水层：OsTlsfMemInit（注册到 g_memArithAPI）、OsMemAlloc/OsMemAllocAlign/OsTlsfMemFree（包装算法接口 + 维护统计量）
  • 与 FSC 行为对齐：size==0 返回 NULL；对齐 boundary 小于指针宽度时钳到 sizeof(VOID*)；维护 g_memUsage/g_memPeakUsage/g_memTotalSize/g_memStartAddr 统计量供 memInfo 使用。
  • 暂不支持 expand（OS_MEM_EXPAND_ENABLE=0），即不动态扩展内存池。

原理与数据结构

  • 内存池头为 OsMemPoolHead，内部包含 OsMemPoolInfo、空闲链表数组 freeList[OS_MEM_FREE_LIST_COUNT]、一级/二级 bitmap 等信息。
  • 每个物理连续节点使用 OsMemNodeHead 描述大小、used/aligned/last 等 flag，以及前驱节点指针。
  • 空闲节点扩展为 OsMemFreeNodeHead，在节点头后附加空闲链表的 prev/next。
  • 小块直接映射到 small bucket；大块先按最高有效位得到 first level，再按 OS_MEM_SLI 划分 second level，最终映射到一个空闲链表下标。

分配流程

  1. OsTlsfAlloc 加锁并检查 pool、size 合法性。
  2. OsMemFreeNodeGet 根据申请大小映射 FL/SL 下标，先查当前桶，当前桶为空时通过 bitmap 找后续非空桶。
  3. 找到空闲块后从空闲链表删除；若剩余空间大于最小空闲节点，则 OsMemSplitNode 分裂出新空闲节点并重新入链。
  4. 设置 used flag、任务 ID 和水位统计，返回用户地址。

释放流程

  1. OsTlsfFree 根据用户地址还原节点头；对齐分配通过 gap size 记录还原真实节点。
  2. 校验地址范围、节点 used flag 和完整性。
  3. 清除 used flag，并分别尝试和前后相邻空闲节点合并。
  4. 合并后的节点通过 OsMemFreeNodeAdd 插回对应 FL/SL 空闲链表。

特点与约束

  • 查找依赖位图和两级桶，复杂度不随空闲块数量线性增长，适合需要稳定分配时延的场景。
  • 比 FSC 元数据更复杂，但对不同尺寸申请的碎片控制更细。
  • UniProton 当前适配关闭了 expand、LMS、LMK、leakcheck、异常 dump 等依赖外部子系统的可选功能；水位、多池、任务 ID 统计等自包含能力可保留。

bestfit_little 算法与 slab 扩展

  • bestfit_little：从 LiteOS bestfit_little 移植到 UniProton 的轻量 best-fit heap 算法，文件按 prt_* 命名；算法主体保持原有分配、释放、分裂、合并流程，UniProton 只增加 compat 头、胶水层和必要的接口命名适配。
  • 源码目录 src/mem/bestfit_little/：
文件 说明
prt_bestfit_little_memory.c / prt_bestfit_little_heap.c / prt_bestfit_little_memory_internal.h bestfit_little 算法主体；原 LiteOS LOS_Mem* 算法入口在 UniProton 内改为 PRT_BestfitLittleMem*
compat/prt_bestfit_little_*.h 算法依赖适配到 UniProton：类型、打印、锁、任务统计、配置宏等
prt_bestfit_littlemem.c 胶水层：初始化当前堆、填充 g_memArithAPI、维护 UniProton 统计量、提供 malloc_usable_size
../slab/prt_slab.c / ../slab/prt_slabmem.c 共享 slab 小块 cache 实现，通过 adapter 绑定 bestfit_little

原理与数据结构

  • heap 管理结构为 LosHeapManager，记录堆内首尾节点。
  • 每个堆节点为 LosHeapNode，保存节点大小、used 状态、前驱/后继关系等元数据。
  • 分配策略是 best-fit：遍历可用节点，选择能满足申请且剩余空间最小的空闲块，尽量减少一次分配留下的大碎片。

分配流程

  1. PRT_BestfitLittleMemAlloc 先做参数检查和加锁。
  2. 开启 slab 时先尝试 OsSlabMemAlloc，小块命中则直接返回。
  3. slab 未命中或未开启时进入 OsHeapAlloc，按 best-fit 规则选择最小可用空闲节点。
  4. 如果选中的节点剩余空间足够容纳新节点，则分裂为 used 节点和剩余 free 节点。
  5. 设置节点 used 状态和统计信息后返回用户地址。

释放流程

  1. PRT_BestfitLittleMemFree 先尝试 OsSlabMemFree，命中 slab 则完成释放。
  2. heap 释放通过 ((struct LosHeapNode *)ptr) - 1 从用户地址还原节点头。
  3. 校验节点范围、状态和前后关系，非法释放返回错误。
  4. 将当前节点标记为空闲，并与相邻空闲节点合并。
  • slab 架构位置：slab 不是替代 heap 的完整动态内存算法。开启后，bestfit_little 分配入口先尝试 OsSlabMemAlloc 分配小块；命不中再走 bestfit_little 的 OsHeapAlloc。释放时先尝试 OsSlabMemFree，失败再回落 OsHeapFree。
  • 接口边界：UniProton 对外只暴露标准 PRT_Mem* 接口和内核内部 OsMem* 分发表接口；bestfit_little 算法私有入口使用 PRT_BestfitLittleMemInit/PRT_BestfitLittleMemAlloc/PRT_BestfitLittleMemFree 等 PRT_ 前缀，不继续暴露 LiteOS 的 LOS_Mem* 接口名。
  • 符号边界：slab 内部使用 OsMemAlloc/OsMemFree 作为 backing heap hook；UniProton 已有同名公共接口，因此 compat 层把 slab 内部 hook 重命名为 OsPrtHeapAllocForSlab/OsPrtHeapFreeForSlab，避免改变 UniProton 公共架构。
  • 64 位适配：bestfit_little 的 OsHeapFree 通过 ((struct LosHeapNode *)ptr) - 1 还原节点头。64 位下需要 LOSCFG_MEM_TASK_STAT 字段使 data[0] 偏移与 sizeof(struct LosHeapNode) 保持一致；compat 层开启该字段并通过 UniProton 任务接口提供任务 ID。

bestfit 算法

  • bestfit：从 LiteOS bestfit 移植到 UniProton 的完整 bestfit 分配算法，作为独立算法分支由 CONFIG_OS_MEM_ARITH_BESTFIT 选择。移植时保持算法主体的分配、释放、分裂、合并和完整性检查流程，UniProton 侧只做命名、依赖适配和公共分派接入。
  • 源码目录 src/mem/bestfit/：
文件 说明
prt_bestfit_memory.c / prt_bestfit_memory_internal.h bestfit 算法主体；算法私有入口在 UniProton 内统一为 PRT_BestfitMem*
prt_bestfit_multipledlinkhead.c 多级空闲链表头选择与初始化
compat/prt_bestfit_*.h 类型、链表、打印、锁、任务、LMS stub、配置宏等 UniProton 适配层
prt_bestfitmem.c 胶水层：初始化当前堆、填充 g_memArithAPI、维护 UniProton 统计量、提供 malloc_usable_size
../slab/prt_slab.c / ../slab/prt_slabmem.c 共享 slab 小块 cache 实现，通过 adapter 绑定 bestfit

原理与数据结构

  • 内存池头为 PrtBestfitMemPoolInfo，包含 pool 基本信息、统计信息以及 slab 控制头（开启 slab 时使用）。
  • 堆节点为 PrtBestfitMemDynNode，包含 selfNode 和 backupNode 两份控制信息；控制节点 PrtBestfitMemCtlNode 记录 size/flag、前驱节点、空闲链表节点、任务 ID、模块 ID 等。
  • 空闲块不是单链遍历，而是挂在多级双向链表头上；PrtBestfitMultipleDlinkHead 和 prt_bestfit_multipledlinkhead.c 负责按大小选择链表头。
  • used/free 状态、对齐 gap、magic、checksum、任务信息都保存在节点控制区中，用于释放、完整性检查和统计。

分配流程

  1. PRT_BestfitMemAlloc 检查参数并加锁。
  2. 开启 slab 时先进入 OsSlabMemAlloc，小块命中则跳过 heap。
  3. heap 分配根据申请大小选择合适的多级空闲链表，查找最匹配的可用节点。
  4. 选中节点后从空闲链表摘除；剩余空间足够时分裂，并把剩余节点重新插入对应链表。
  5. 设置 used flag、magic/checksum、任务 ID 和统计信息，返回用户地址。

释放流程

  1. PRT_BestfitMemFree 先检查 slab，slab 命中则直接释放。
  2. heap 释放根据用户地址和 gap 信息还原 PrtBestfitMemDynNode。
  3. 校验节点 magic、checksum、used 状态和地址范围。
  4. 标记为空闲，和前后相邻空闲节点合并，然后插回多级空闲链表。
  • 接口边界：对外仍只暴露标准 PRT_Mem* 接口和内核内部共享 OsMem* 分发表接口；bestfit 算法私有入口使用 PRT_BestfitMemInit/PRT_BestfitMemAlloc/PRT_BestfitMemAllocAlign/PRT_BestfitMemFree/PRT_BestfitMemRealloc 等 PRT_ 前缀。
  • OS 依赖适配：PrtBestfitCurrTaskGet 通过 PRT_TaskSelf 和 PRT_TaskGetInfo 获取当前任务 TCB，不再使用空实现；锁、打印、panic、链表和 memcheck 常量由 bestfit 私有 compat 层提供。
  • slab 关系：bestfit 与 bestfit_little 一样支持 CONFIG_OS_MEM_SLAB_EXTENTION。slab 仍作为 heap 扩展挂在 bestfit 分配入口前面：小块先尝试 OsSlabMemAlloc，命不中再走 bestfit heap；释放时先尝试 OsSlabMemFree，失败再回落 bestfit heap free。
  • 自动扩展模式：bestfit slab 同样支持 CONFIG_OS_MEM_SLAB_AUTO_EXPANSION_MODE。开启后 slab bucket 从 bestfit heap 申请和释放，算法公共分派与 bestfit heap 主流程不变。
  • 64 位适配：slab 私有块头在 UniProton 适配中补齐到 8 字节，保证 AArch64 下 PRT_MemAlloc 返回的小块地址满足指针宽度对齐要求；算法的分配/释放/位图管理流程保持不变。

slab 小块扩展

slab 是 bestfit_little 和 bestfit 的小块 cache 扩展能力，不作为独立 OS_MEM_ARITH_* 算法。它的目标是把高频小尺寸申请从通用 heap 路径前置出来，减少小块反复分裂/合并带来的碎片和时延。

原理与数据结构

  • slab class 数量为 SLAB_MEM_COUNT=4，步长为 SLAB_MEM_CALSS_STEP_SIZE=0x10，默认覆盖 16、32、64、128 字节小块。
  • OsSlabBlockNode 位于用户地址前，用于记录 slab magic、块大小和 record id；释放和 malloc_usable_size 依赖该头部识别 slab 块。
  • OsSlabAllocator 管理同一 item size 的连续 item 区域，AtomicBitset 记录 item 是否已使用。
  • OsSlabMem 表示一个 slab class，记录块大小、块数量、使用计数。自动扩展模式下还包含 OsSlabMemAllocator bucket 链。
  • slab 实现只有一份，位于 src/mem/slab/。prt_slab_adapter.h 根据 OS_MEM_ARITH_BESTFIT_LITTLE 或 OS_MEM_ARITH_BESTFIT 选择对应 compat 头，把控制头类型、状态类型、返回码、自动扩展宏和 backing heap alloc/free hook 适配到当前 heap。
  • bestfit_little 和 bestfit 各有自己的 compat 头，分别把控制头嵌入对应 heap pool，不改变 UniProton 公共内存架构。

分配流程

  1. backing heap 算法入口收到申请后，若 size <= SLAB_MEM_MAX_SIZE，先进入 OsSlabMemAlloc。
  2. 按申请大小选择最小可容纳 class。
  3. 在 class 对应 allocator 的 bitset 中查找 clear bit 并置位。
  4. OsSlabBlockHeadFill 写入 magic 和实际 class 大小，返回 block header 之后的用户地址。
  5. slab class 已满时，固定模式返回 NULL 并回落 heap；自动扩展模式尝试申请新 bucket。

释放与检查流程

  1. 释放时先通过 OS_SLAB_BLOCK_HEAD_GET(ptr) 取 slab header。
  2. 若 magic 不匹配，说明该指针不是 slab 分配，返回失败并交给 backing heap 释放。
  3. magic 匹配后，根据块大小找到 class，并通过 OsSlabAllocatorFree 清 bit。
  4. OsSlabMemCheck 用相同逻辑判断指针是否属于 slab，并返回 class 块大小供 malloc_usable_size 使用。

自动扩展模式

  • 宏控：CONFIG_OS_MEM_SLAB_AUTO_EXPANSION_MODE=y，依赖 CONFIG_OS_MEM_SLAB_EXTENTION=y。
  • bestfit_little 适配为 LOSCFG_KERNEL_MEM_SLAB_AUTO_EXPANSION_MODE；bestfit 适配为 PRT_BESTFIT_CFG_KERNEL_MEM_SLAB_AUTO_EXPANSION_MODE。
  • 未开启时，每个 class 只有固定 allocator，用尽后小块申请回落 backing heap。
  • 开启后，每个 class 维护 bucket 链；当前 bucket 满时从 backing heap 申请新的 OsSlabMemAllocator 和对应 OsSlabAllocator。
  • 释放后若某个扩展 bucket 已空，且 class 的 bucket 数量大于默认 bucket 数，释放该 bucket，避免 slab 只增不减。

TLSF 配置宏

TLSF 算法的可选项由 prt_tlsf_config.h 的 TLSF_CFG_* 宏控制（prt_tlsf_core.c 中以 #if 守护）。适配时已为所有宏设置安全默认值。下面按「能否开启」分类说明。

当前无法开启（依赖的子系统未适配到 UniProton）

开启下列任一宏会引入当前不存在的依赖，必须保持关闭：

  • OS_MEM_EXPAND_ENABLE（在 prt_tlsf_core.c 中硬编码为 0）

    • 功能：内存池耗尽时动态向系统申请新页扩展池容量。
    • 缺失依赖：页分配器 OsTlsfPhysPagesAlloc、PAGE_SHIFT、OsTryShrinkMemory。

  • TLSF_CFG_KERNEL_LMS（默认不定义，#ifdef 判断）

    • 功能：LMS（Lite Memory Sanitizer）内存越界 / use-after-free 检测。
    • 缺失依赖：LMS 模块。

  • TLSF_CFG_KERNEL_LMK（默认 0）

    • 功能：LMK，内存耗尽时按策略 kill 任务以回收内存。
    • 缺失依赖：OsTlsfLmkTasksKill。

  • TLSF_CFG_MEM_LEAKCHECK（默认 0）

    • 功能：内存泄漏检查，为每个分配节点记录调用栈（返回地址）。
    • 缺失依赖：回溯接口 OsBackTraceHookCall；配套宏 TLSF_CFG_MEM_RECORD_LR_CNT / TLSF_CFG_MEM_OMIT_LR_CNT 同样不可开。

  • TLSF_CFG_PLATFORM_EXC（默认 0）

    • 功能：与异常子系统联动，异常时 dump 内存池信息。
    • 缺失依赖：异常 dump 适配模块。

当前可以开启（自包含，无外部依赖）

  • TLSF_CFG_MEM_WATERLINE（默认 1）

    • 功能：记录内存使用水位（峰值），供统计查询。

  • TLSF_CFG_MEM_MUL_POOL（默认 1）

    • 功能：支持创建 / 管理多个独立内存池。

  • TLSF_CFG_MEM_MUL_REGIONS（默认 0）

    • 功能：把多段不连续物理内存加入同一内存池（OsTlsfRegionsAdd）。

  • TLSF_CFG_TASK_MEM_USED（默认 1）

    • 功能：在节点头记录申请该内存块的任务 ID。
    • 注意：会影响节点头布局；64 位平台必须为 1（否则节点头 padding 会导致 OsTlsfFree 取真实指针错位）。

  • TLSF_CFG_MEM_FREE_BY_TASKID（默认 0）

    • 功能：按任务 ID 释放该任务占用的全部内存。
    • 约束：当 TLSF_CFG_TASK_MEM_USED != 1 且 TLSF_CFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT + 1 > 64 时编译报错。

  • TLSF_CFG_BASE_MEM_NODE_INTEGRITY_CHECK（默认 0）

    • 功能：节点完整性检查（魔字 / 链表一致性校验）。
    • 注意：可正常编译；完整性失败 panic 路径中的任务信息查询（OS_TLSF_TCB_FROM_TID）已通过 PRT_TaskGetInfo 对接 UniProton 任务信息。

  • TLSF_CFG_KERNEL_PRINTF（默认 1）

    • 功能：TLSF 内部打印开关。

  • TLSF_CFG_BASE_CORE_TSK_LIMIT（默认 31）

    • 功能：任务数上限，用于 taskID 相关校验。

  • TLSF_CFG_SYS_EXTERNAL_HEAP（默认 1）

    • 功能：使用外部传入的堆（由 UniProton 的 OS_MEM_FSC_PT_ADDR/SIZE 指定），不使用算法自带静态堆数组。

目录结构

src/mem/
  prt_mem.c              公共分派层（PRT_Mem* + OsMemInit）
  prt_mem_internal.h     TagMemFuncLib 分发表定义
  include/
    prt_mem_external.h      算法无关公共声明（OsMemInit/OsMemAlloc/OsMemAllocAlign）
    prt_fscmem_external.h   FSC 算法声明
    prt_tlsfmem_external.h  TLSF 算法声明
    prt_bestfit_littlemem_external.h bestfit_little 算法声明
    prt_bestfitmem_external.h bestfit 算法声明
  fsc/                   FSC 算法实现
  tlsf/                  TLSF 算法实现
  bestfit_little/        bestfit_little 算法与 slab 扩展
  bestfit/               bestfit 算法实现
  slab/                  bestfit_little/bestfit 共享 slab 扩展实现与 adapter

新增算法

新增一种内存分配算法（如 bestfit）的步骤：

  1. 在 src/mem/<algo>/ 下实现自己的初始化 Os<Algo>MemInit 与释放 Os<Algo>MemFree，以及共享名的 OsMemAlloc/OsMemAllocAlign，并在 init 中填充 g_memArithAPI 分发表。
  2. 在 src/mem/Kconfig 增加 config OS_MEM_ARITH_<ALGO>。
  3. 在 src/mem/CMakeLists.txt 增加对应编译分支。
  4. 在 prt_mem.c 的 OsMemInit 中增加 #elif defined(OS_MEM_ARITH_<ALGO>) 分派分支。
  5. 板级 defconfig 设置该宏即可切换，无需改动 OsMemConfigReg。

如果新增的是 slab 这类 heap 扩展能力，不应作为 OS_MEM_ARITH_<ALGO> 独立分支接入；应挂在对应 backing heap 算法内部，并用独立扩展宏控制。

开发流程

步骤一：设置内存管理模块配置项

使用UniProton内存管理模块，需要进行配置项的设置，需要配置的项包括缺省分区首地址、分区大小等。

步骤二：使用内存管理模块

当需要使用内存时，需要先创建一个指定内存管理算法的内存分区，通过调用内存申请接口申请合适大小的内存，就可以对申请到的内存进行操作（包括写操作，然后给其他模块传递消息等）；如果是动态内存，当内存使用完，需要对这块内存进行释放，防止发生内存泄漏。

测试

测试分类原则

由于各算法仅底层实现不同、对外标准接口一致，因此绝大部分测试用例是算法无关的（common），FSC、TLSF、bestfit_little、bestfit 等已接入算法都应通过；只有极少数用例依赖某算法专有机制，归为该算法独有：

分类 说明 运行条件
common 经标准接口（PRT_MemAlloc/PRT_MemFree/PRT_MemAllocAlign 或 libc malloc）验证分配/释放/对齐/复用等功能，不依赖任何算法私有布局 所有已接入算法都跑
FSC 专有 依赖 FSC 私有机制（如节点尾部 OS_FSC_MEM_TAIL_MAGIC 溢出检测） 仅 FSC 跑
TLSF 专有 依赖 TLSF 私有机制 仅 TLSF 跑

测试 app

app 源文件 覆盖 说明
UniPorton_test_posix_malloc_interface runMallocTest.c + posix malloc 用例 libc malloc/calloc/realloc/memalign/reallocarray/usable_size 一致性 common，经 libc→PRT_Mem
UniPorton_test_prt_mem_interface runPrtMemTest.c PRT_Mem* 直接接口 common，直接验证 PRT_MemAlloc/Free/AllocAlign

runPrtMemTest 当前 16 个 common 用例：

用例 验证点
prt_mem_001 基本分配 + 写入校验 + 释放
prt_mem_002 size==0 返回 NULL
prt_mem_003 释放后再次分配（块复用）
prt_mem_004 PRT_MemAllocAlign 对齐分配 + 地址对齐校验
prt_mem_005 多块分配/全释放/合并后大块可用
prt_mem_006 realloc 扩容/缩容 + 内容保持
prt_mem_007 超大 size 申请返回 NULL（OOM 边界）
prt_mem_008 多种对齐值（4/8/16/32/64）逐一校验
prt_mem_009 PRT_MemFree(NULL) 返回错误码
prt_mem_010 交错分配/释放压力，不损坏堆
prt_mem_011 重复释放必须返回错误
prt_mem_012 非法对齐枚举返回 NULL
prt_mem_013 malloc_usable_size 普通分配结果覆盖申请大小
prt_mem_014 对齐分配可被 malloc_usable_size 正确识别
prt_mem_015 小块批量分配释放，覆盖 slab/小块碎片路径，并校验返回地址满足指针宽度对齐
prt_mem_016 新建任务上下文中分配/释放，验证任务信息适配

算法独有用例

  • malloc_usable_size_1_1（FSC 专有）：校验 *(U32*)(ptr + usableSize) == OS_FSC_MEM_TAIL_MAGIC，依赖 FSC 的 tail magic 机制。在 runMallocTest.h 中仅 FSC 模式登记该用例，TLSF/bestfit_little/bestfit 模式下排除（这些算法无 FSC tail magic 机制，为保证算法原有行为不伪造 magic）。

验证结果（sd3403，armv8）

多种算法均上板验证，结果如下：

算法（defconfig） prt_mem（common 16） malloc（一致性）
bestfit_little + slab（CONFIG_OS_MEM_ARITH_BESTFIT_LITTLE=y + CONFIG_OS_MEM_SLAB_EXTENTION=y） 16/16 通过 10/10 通过（FSC 专有 usable_size 用例排除）
bestfit_little + slab auto expansion（再启用 CONFIG_OS_MEM_SLAB_AUTO_EXPANSION_MODE=y） 16/16 通过 10/10 通过（FSC 专有 usable_size 用例排除）
bestfit + slab（CONFIG_OS_MEM_ARITH_BESTFIT=y + CONFIG_OS_MEM_SLAB_EXTENTION=y） 16/16 通过 10/10 通过（FSC 专有 usable_size 用例排除）
bestfit + slab auto expansion（再启用 CONFIG_OS_MEM_SLAB_AUTO_EXPANSION_MODE=y） 16/16 通过 10/10 通过（FSC 专有 usable_size 用例排除）
bestfit（CONFIG_OS_MEM_ARITH_BESTFIT=y，不启用 slab） 16/16 通过 10/10 通过（FSC 专有 usable_size 用例排除）
TLSF（CONFIG_OS_MEM_ARITH_TLSF=y） 16/16 通过 10/10 通过（FSC 专有 usable_size 用例排除）
FSC（缺省） 10/10 通过 11/11 通过（含 usable_size）

结论：common 用例在已接入算法分支均通过；FSC 专有的 malloc_usable_size_1_1 仅在 FSC 模式运行并通过；OsMemInit 公共分派的 FSC/TLSF/bestfit_little/bestfit 分支均已覆盖构建或上板验证。

上板运行（sd3403）

构建（容器内）：

cd demos/sd3403/build
sh build_app.sh UniPorton_test_prt_mem_interface
sh build_app.sh UniPorton_test_posix_malloc_interface

切换算法：修改 build/uniproton_config/config_armv8_sd3403/defconfig 中 CONFIG_OS_MEM_ARITH_TLSF 后重新构建。部署/运行/采集串口日志/清理的生命周期管理按 sd3403 deploy 流程（SCP 传 ELF → mica 配置 CPU3 → 触发 → 采集 → mica stop/rm）。