CN102253900A - 一种Windows CE操作系统下的内存优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于嵌入式操作系统WindowsCE的应用领域，提供一种WindowsCE操作系统下的内存优化方法，通过实时监控系统的内存使用状况，在系统的程序内存空间不足时适当减小存储内存大小，而当程序内存需求较低时适当恢复性提高存储内存大小，从而达到系统内存使用的最佳效率。本发明应用可以提供WindowsCE嵌入式平台软件开发中内存优化的新模式，尤其是在该平台下的IPTV用户终端程序开发中有广泛的应用背景，在终端设备内存有限的情况下，能够根据需要及时调节内存分配，实现灵活的内存管理使用机制。

Description

一种Windows CE操作系统下的内存优化方法

技术领域

本发明属于嵌入式操作系统Windows CE的应用领域，尤其是一种Windows CE操作系统下的内存优化方法。

背景技术

IPTV即交互式网络电视作为研究热点，已经持续了20余年的时间，在世界范围内受到广泛的重视。它不同于传统的电视，具有内容丰富，交互性强，获取信息自由度高等特点。用户端通过机顶盒接入网络信号，IPTV的电子节目单（EPG）程序存储在机顶盒里面，开机后程序自动运行展示初始用户界面，用户只需利用遥控或者键盘就可以选择浏览各种文本信息或者点播、直播视频资源。可以非常容易地将电视服务和在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能结合在一起，在未来的竞争中处于优势地位。

目前，机顶盒的硬件条件往往难以满足用户端程序对于内存的需求。在实际应用中，某些对内存需求较高的进程运行后可能造成系统死机等异常，比如视频播放时加载的缓冲需要占用较多内存。随着上层业务发展，尤其是面对高清视频的市场趋势，如何协调软硬件发展的矛盾，用较小的成本实现良好的运营效果是至关重要的。

发明内容

本发明目的在于针对以上不足，在传统嵌入式平台软件开发对内存优化方法的基础上，提出一种在程序运行过程中动态分配平台设备RAM中程序内存 (program memory) 和存储内存(object store)的方法。

本发明的技术方案为在软件运行过程中实时监控系统内存状况，根据需要动态调整内存比例。

本发明的技术方案包括内存实时监控过程，内存比例动态调整过程。

所述内存实时监控过程，是通过在定时器频率下不间断读取操作系统可用的程序内存值大小，根据监控结果判断是否触发内存比例动态调成过程；

所述内存比例动态调整过程，是当内存实时监控过程中监控结果超过预设的阈值时，通过动态调整程序重新设置程序内存和存储内存的比例大小。

在上述技术方案中，所述内存实时监控过程包括对总程序内存和操作系统的可用程序内存的监控，即当可用程序内存过小且存储内存足够时，为了不妨碍程序的持续正常运行，随即触发内存比例动态调整过程。

在上述技术方案中，所述内存比例动态调整过程包括根据可用程序内存的情况自动增加程序内存比例和根据可用程序内存的情况自动增加存储内存比例；增加程序内存比例是为了给程序运行提供内存空间，增加存储内存比例是为了满足用户终端程序在进行远程交互时接收文件时的内存需求。

在上述技术方案中，所述的一种Windows CE操作系统下的内存优化方法包括以下步骤：

（1）在欲进行内存优化的程序中导入Coredll.dll，并声明Windows CE操作系统下内存状态的结构体；

（2）根据实际项目需求制定可用程序内存和存储内存的阈值；其中，系统可用的物理内存阈值根据欲开发程序的内存需求特性选取，系统的存储内存阈值参考客户机开机后存储内存“正在使用”部分和开发程序对临时传输文件需求而定；

（3）启动内存实时监控过程，开启一个按一定频率周期运行的程序监控进程，根据设置的阈值对操作系统内存进行监控；

（4）当监控结果达到阈值时，触发内存比例动态调整过程，调节存储内存和程序内存的比例大小，从而实现系统内存的动态调节。

在上述技术方案中，所述内存实时监控过程，根据开发工具特征，在欲进行内存优化的程序中选择能以某频率周期不间断响应的函数，在C#中选用timer定时器控件，然后根据需要设置时间间隔参数。

在上述技术方案中，所述内存比例动态调整过程，包括自动增加程序内存比例和自动增加存储内存比例，确定触发响应的判断条件，通过SetSystemMemoryDivision方法响应监控结果超过阈值的情况，具体实现步骤如下：

设M表示自适应调整后程序内存值；M₀ ^- _-表示系统初始的程序内存值；R表示存储内存；Rth表示滑块左移的存储内存的门限值；Rth′表示滑块右移的存储内存门限值； A表示可用程序内存值；Ath表示滑块左移的可用程序内存门限值；Ath′表示滑块右移的可用程序内存门限值；△N表示程序内存增量值；（Ath< Ath′, Rth< Rth′）

得到公式如下                

M＝M₀+f(R,A)                        

上式中      

R=RAM的内存容量-系统总的物理内存

根据定义，自动增加程序内存比例在程序中的表现即在timer控件响应函数里面添加

if(A < Ath && R > Rth)

   {

div=div+△div;                 

SetSystemMemoryDivision(div); 

   }

else if(A > Ath′ && R < Rth′)

   {

div=div-△div;

   SetSystemMemoryDivision(div);  

   }

div为定义的全局int型变量，定义时可以预先赋给一个合适大小的初值。

本发明提供的技术方案支持Windows CE嵌入式平台的软件开发应用，并在该平台的IPTV的EPG程序中取得良好的应用效果。通过实时监控系统的内存使用状况，在系统的程序内存空间不足时适当减小存储内存大小，而当程序内存需求较低时适当恢复性提高存储内存大小，从而达到系统内存使用的最佳效率。本发明应用可以提供Windows CE嵌入式平台软件开发中内存优化的新模式，尤其是在该平台下的IPTV用户终端程序开发中有广泛的应用背景，在终端设备内存有限的情况下，能够根据需要及时调节内存分配，实现灵活的内存管理使用机制。

附图说明

图1为本实施例中应用本发明方法的平台Windows CE终端的内存状态图。

图2 为本实施例中内存动态调节过程流程图。

具体实施方式

本实施例使用装有Windows CE操作系统的机顶盒终端作为平台，通过开发机开发终端平台下的IPTV电子节目单应用程序。本发明实施时，用户必须调用System API，从而获取系统的内存使用状况。在Windows CE系统中调用System API时必须先引入Coredll.dll，由它去调用System API。所以在程序中需要导入Coredll.dll，并声明Windows CE下内存状态的结构体。然后根据实际项目需求制定可用程序内存和存储内存的阈值，开启一个按一定频率周期运行的定时器进程，根据设置的阈值对系统内存进行检测，当达到阈值时，调节存储内存和程序内存的比例大小，从而实现系统内存的动态调节。以下以在开发机上用C#语言在Visual Studio开发环境下开发终端设备应用程序为例和附图详细说明本发明技术方案：

（一）内存实时监控过程

打开客户端设备，显示Windows CE操作系统界面，进入“我的设备”的属性查看“内存”，显示情况如图1所示。开发人员首先根据实际需求制定出内存变化阈值，然后通过程序进行实时监控判断内存变化是否超过阈值范围。

（1）阈值选取

在Windows CE 系统中，RAM 被分为程序内存 (program memory) 和存储内存(object store)。程序内存用来储存执行程序及所需数据。存储内存则类似一般计算机系统中的硬盘，用来储存应用程序及档案。存储内存中存放的数据档案系统 (file system)、注册信息(registry)、Windows CE 数据库 (Windows CE database)等信息。可以调节这两个存储区域的比例，滑块向左，则释放对象存储区域的一些内存并将这些内存划到应用程序内存区域中。滑块向右则相反。当存储内存和程序内存比例发生变化时，滑块会实时做出反应调整指示。

记录存储内存中“正在使用”的内存值大小，这是系统运行所必须的静态信息空间，结合所开发的应用程序对于存储内存的大小要求，二者构成终端程序运行时所需的存储内存需求。应用程序对于存储内存的大小要求很小，在远程调试时主要是将开发机开发的程序文件配置到终端设备。开发人员根据实际情况拟出存储内存的必要开销，在程序运行时比对实时的存储内存值大小，作为制定系统存储内存阈值的主要参考指标。

在Windows CE下，由Coredll.dll去调用System API。Coredll.dll的作用相当于Win32的Kernel32.dll。所以在程序中需要导入Coredll.dll，并声明Windows CE下内存的结构体：

public struct MEMORYSTATUS

  {

     public int dwLength;        // sizeof(MEMORYSTATUS)

     public int dwMemoryLoad;    // percent of memory in use

     public int dwTotalPhys;     // bytes of physical memory

     public int dwAvailPhys;     // free physical memory bytes

     public int dwTotalPageFile; // bytes of paging file

     public int dwAvailPageFile; // free bytes of paging file

     public int dwTotalVirtual;  // user bytes of address space

     public int dwAvailVirtual;  // free user bytes

  }

上述定义中：

dwTotalPhys表示Windows CE操作系统总的物理内存；

dwAvailPhys表示Windows CE操作系统可用的物理内存；

dwMemoryLoad表示Windows CE操作系统的内存占用率；

dwLength表示MEMORYSTATUS结构的大小；  

dwTotalPageFile表示总的页面文件大小；

dwAvailPageFile表示可用的页面文件大小；

dwTotalVirtual表示全部可用虚拟地址空间；

dwAvailVirtual表示实际自由可用的虚拟地址空间。

通过结构体成员可以获取内存的使用情况，这里我们需要dwAvailPhys和dwTotalPhys作为内存监控对象。由此我们可以得出系统实时存储内存值的大小：

存储内存=memory(RAM)- memory(dwTotalPhys)              (式一)

memory(RAM)即RAM的内存容量，而memory(dwTotalPhys)为系统总的物理内存，也是实时分配的总的程序内存。计算结果存储内存即程序运行中实时总存储内存大小。

dwAvailPhys阈值可以适当选取，对于程序中对内存要求反应很迅速的可以将阈值设置稍微大一点，比如有视频缓冲的可以设置为1000KB，反之可以稍小。

（2）程序监控

选用一个timer定时器控件，它可以在指定的时间间隔内反复触发指定窗口的定时器事件。通过Timer()的interval参数设置时间间隔，即每隔多长时间触发一次监控事件。  

将timer定时器控件拖到软件程序设计视图窗口后，在相应的代码的消息处理函数中添加代码，代码结构如下：

timer_Tick(object sender, EventArgs e)

        {

          MEMORYSTATUS mstatus = new MEMORYSTATUS();

          GlobalMemoryStatus(out mstatus); 

           if (/*条件判断*/)

            {

                //调整内存比例的响应事件

            }

    }

（二）内存比例动态调整过程

内存比例动态调整是以内存实时监控结果为参照的，在内存调配时，显然不能只增加程序内存减小存储内存，即让图一中的滑块永远只向一个方向移动。因为终端用户有时浏览内存要求高的程序模块，有时候会转而浏览其它内存要求低但可能有存储内存需求的模块。于是根据可用程序内存情况，对存储内存和程序内存比例的调整应该设置为可恢复性调整，从而使得在内存不足或充裕时根据需求实现弹性的内存比例。 具体操作如下文所述：

为了保证Windows CE程序的正常运行，在程序的运行过程中对系统可用程序内存进行实时监控，并根据监控结果及时进行内存分配。即当可用程序内存明显不足而存储内存在容纳必要部分后仍然很大时，及时增加程序内存减少存储内存，相当于图1中滑块左移；当存储内存很小而此时的程序内存需求不高时，恢复性地增加存储内存减少程序内存，相当于图1中滑块右移。具体流程图见图2。

定义：设M表示自适应调整后程序内存值；M₀ ^- _-表示系统初始的程序内存值；R表示存储内存；Rth表示滑块左移的存储内存的门限值；Rth′表示滑块右移的存储内存门限值； A表示可用程序内存值；Ath表示滑块左移的可用程序内存门限值；Ath′表示滑块右移的可用程序内存门限值；△N表示程序内存增量值；（Ath< Ath′, Rth< Rth′）

得到公式如下：                   

M＝M₀+f(R,A)                        （式二）

上式中      

R的求取在式一中已经给出。

根据定义，自动增加程序内存比例在程序中的表现即在timer控件响应函数里面添加：

if(A < Ath && R > Rth)

   {

div=div+△div;                  //div为定义的全局int型变量

   SetSystemMemoryDivision(div); 

   }

else if(A > Ath′ && R < Rth′)

   {

div=div-△div;

   SetSystemMemoryDivision(div);  

   }

div为定义的全局int型变量，定义时可以预先赋给一个合适大小的初值。

上面的方法执行后，Windows CE的存储内存为div*4；总程序内存则为Wince终端总RAM内存减去已分配的存储内存。

Claims (6)

1.一种Windows CE操作系统下的内存优化方法，其特征在于：该方法包括内存实时监控过程和内存比例动态调整过程；

所述内存实时监控过程，是通过在定时器频率下不间断读取操作系统可用的程序内存值大小，根据监控结果判断是否触发内存比例动态调成过程；

所述内存比例动态调整过程，是当内存实时监控过程中监控结果超过预设的阈值时，通过动态调整程序重新设置程序内存和存储内存的比例大小。

2.根据权利要求1所述的一种Windows CE操作系统下的内存优化方法，其特征在于：所述内存实时监控过程包括对操作系统的总程序内存和操作系统的可用程序内存的监控，即当可用程序内存过小且存储内存足够时，为了不妨碍程序的持续正常运行，随即触发内存比例动态调整过程。

3.根据权利要求1所述的一种Windows CE操作系统下的内存优化方法，其特征在于：所述内存比例动态调整过程包括根据可用程序内存的情况自动增加程序内存比例和根据可用程序内存的情况自动增加存储内存比例；增加程序内存比例是为了给程序运行提供内存空间，增加存储内存比例是为了满足用户终端程序在进行远程交互时接收文件时的内存需求。

4.根据权利要求1所述的一种Windows CE操作系统下的内存优化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）在欲进行内存优化的程序中导入Coredll.dll，并声明Windows CE操作系统下内存状态的结构体；

（2）根据实际项目需求制定可用程序内存和存储内存的阈值；其中，系统可用程序内存阈值根据欲开发程序的内存需求特性选取，系统的存储内存阈值参考客户机开机后存储内存“正在使用”部分和开发程序对临时传输文件需求而定；

（3）启动内存实时监控过程，开启一个按一定频率周期运行的定时器监控进程，根据设置的阈值对操作系统内存进行监控；

（4）当监控结果达到阈值时，触发内存比例动态调整过程，调节存储内存和程序内存的比例大小，从而实现系统内存的动态调节。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种Windows CE操作系统下的内存优化方法，其特征在于：所述内存实时监控过程，根据开发工具特征，在欲进行内存优化的程序中选择能以某频率周期不间断响应的函数，在C#中选用timer定时器控件，然后根据需要设置时间间隔参数。

6.根据权利要求1或3或4所述的一种Windows CE操作系统下的内存优化方法，其特征在于所述内存比例动态调整过程，包括自动增加程序内存比例和自动增加存储内存比例，确定触发响应的判断条件，通过SetSystemMemoryDivision方法响应监控结果超过阈值的情况，具体实现步骤如下：

设M表示自适应调整后程序内存值；M₀ ^- _-表示系统初始的程序内存值；R表示存储内存；Rth表示滑块左移的存储内存的门限值；Rth′表示滑块右移的存储内存门限值； A表示可用程序内存值；Ath表示滑块左移的可用程序内存门限值；Ath′表示滑块右移的可用程序内存门限值；△N表示程序内存增量值；（Ath< Ath′, Rth< Rth′）

得到公式如下  

M＝M₀+f(R,A)                        

上式中      

R=RAM的内存容量-系统总的物理内存

根据定义，自动增加程序内存比例在程序中的表现即在timer控件响应函数里面添加

if(A < Ath && R > Rth)

   {

div=div+△div;                  

   SetSystemMemoryDivision(div); 

   }

else if(A > Ath′ && R < Rth′)

   {

div=div-△div;

   SetSystemMemoryDivision(div);  

   }

div为定义的全局int型变量，定义时可以预先赋给一个合适大小的初值。

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