CN105094710A - 基于哈希表的单进程动态存储管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于哈希表的单进程动态存储管理方法，包括哈希表初始化、动态内存申请、动态内存释放、实时巡检，创建空的哈希表，保存动态存储申请信息；在动态内存申请中，将申请内存的相关信息存入哈希表，并设立溢出标志；在动态内存释放中，通过查找哈希表，找到相关指针则释放，找不到则给出警示；在实时巡检调用中，通过逐个检查哈希表节点中内存区的溢出标志字，判断动态内存是否溢出，将哈希表中的所有内存空间大小加起来，并按照1小时存储一次的频率存储，判断是否存在内存溢出的风险。本发明占用进程空闲时间实时监测检查动态内存使用情况，并通过消息队列将监测结果发送给框架，由框架负责整理及提供查询，具有良好的应用前景。

Description

基于哈希表的单进程动态存储管理方法

技术领域

本发明属于嵌入式系统内存动态管理技术领域，具体涉及一种基于哈希表的单进程动态存储管理方法。

背景技术

现有嵌入式系统的内存管理模块主要负责内存单元的分配、回收和换入换出，其中，“分配”负责在进程向系统申请内存单元时，从空闲内存单元列表中挑选出合适的内存单元分配给进程；“回收”负责当进程释放内存单元时，将释放的内存单元重新放入空闲内存单元列表，并做适当的碎片整理；“换出”负责当物理内存不足时，将不紧急的进程数据或代码先存放到外存（磁盘等）上，从而把它们占用的内存单元腾出来给紧急的进程使用，或者交给计算机系统使用；“换入”负责在必要的时候，将已经换出的进程数据或代码写回已经空闲的内存单元中。

目前，内存动态管理方面的研究主要解决操作系统底层内存动态分配、释放及碎片整理方面的问题，这些研究都是提高系统内存的管理效率，但是，在应用层程序调试中，程序动态内存溢出时无法实时探知，内存泄露也没有手段实时监控，且无法准确定位内存溢出、泄漏的代码的位置，是当前内存动态管理中需要解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是克服现有的在应用层程序调试中，程序动态内存溢出时无法实时探知，内存泄露也没有手段实时监控，且无法准确定位内存溢出、泄漏的代码的位置的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于哈希表的单进程动态存储管理方法，其特征在于：用于运行在单个应用进程上，占用应用进程的空闲时间实时监测检查动态内存使用情况，并通过消息队列将监测结果发送给框架程序，由框架程序负责整理及提供查询，具体包括以下步骤，

步骤（1），在应用进程的初始化阶段，调用哈希表的初始化接口，建立一张空的哈希表，所述哈希表包括最大内存申请块数、每块内存信息，其中每块内存信息包括有效标志、申请内存的起始地址、申请内存大小、申请该内存代码位置，每块内存包括ZONE1区域、ZONE2区域、ZONE3区域、ZONE4区域、ZONE5区域五个区域；

步骤（2），当应用进程通过动态内存申请接口申请动态内存时，该接口调用malloc函数申请内存，同时将该片内存初始化，初始化内存的具体过程为，

（1）将申请内存的程序位置信息存入ZONE1区域；

（2）将用户申请的内存大小存入ZONE2区域；

（3）在ZONE3区域和ZONE5区域部分填入标识性字符，标志字符是用于判断用户数据区溢出的标志字；

（4）以ZONE4区域的内存起始地址为哈希表的键值计算存储位置，并将ZONE1区域的起始地址存入哈希表，将该节点置为有效节点；

（5）将ZONE4区域的首地址返回给应用进程；

步骤（3），当应用进程通过动态内存释放接口释放动态内存时，在哈希表中查找，找到申请的动态内存后，调用free函数释放动态内存；

步骤（4），在应用进程的初始化完成后，通过实时巡检接口，在程序运行空闲时，检查动态内存的溢出及内存泄露风险，具体过程为，

（1）将按照哈希表的各块内存的顺序，逐一检查每个内存块的用于放置标识性字符的ZONE3区域、ZONE5区域；同时，将哈希表中每块内存的大小加起来，毎小时存储一次；

（2）若发现ZONE3区域或者ZONE5区域发生变化，则给出警示信息，显示动态内存区出现溢出及溢出的位置，并提示用户处理；

（3）当内存总量计算值达到一定数量，所述数量可通过参数配置，每小时一次检查存储值是否有增加的趋势，若存在增加趋势，则给出警示信息，提示用户处理，并将信息通过消息队列发送给框架程序，由框架程序保存并提供查询接口；

步骤（5），框架程序负责接收各个应用进程的内存异常信息，存储内存异常信息，并提供查询功能。

前述的基于哈希表的单进程动态存储管理方法，其特征在于：步骤（1），将应用申请的内存划分为5个区，其中，ZONE1区域用于存储内存申请代码的位置；ZONE2区域用于存储内存申请的大小；ZONE3区域和ZONE5区域用于存储标识性字符；ZONE4区域用于用户区。

前述的基于哈希表的单进程动态存储管理方法，其特征在于：步骤（3），当应用进程通过动态内存释放接口释放动态内存时，，如找不到需释放的动态内存，则给出警示信息，提示程序指针可能异常，并通过消息队列将该异常传递给框架程序，由框架程序保存并提供查询接口。

前述的基于哈希表的单进程动态存储管理方法，其特征在于：步骤（5），由框架程序统一收集管理单个进程的内存监测信息，并及时提示程序风险，另外，还提供历史监测信息的查询。

本发明的有益效果是：本发明的基于哈希表的单进程动态存储管理方法，包括哈希表初始化、动态内存申请、动态内存释放、实时巡检，创建空的哈希表，保存动态存储申请信息；在动态内存申请中，将申请内存的相关信息存入哈希表，并设立溢出标志；在动态内存释放中，通过查找哈希表，找到相关指针则释放，找不到则给出警示；在实时巡检调用中，通过逐个检查哈希表节点中内存区的溢出标志字，判断动态内存是否溢出，将哈希表中的所有内存空间大小加起来，并按照1小时存储一次的频率存储，判断是否存在内存溢出的风险，占用进程空闲时间实时监测检查动态内存使用情况，并通过消息队列将监测结果发送给框架，由框架负责整理及提供查询，能够解决应用进程动态内存溢出及内存泄露问题的定位，提高嵌入式系统应用程序的调试及测试效率，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的基于哈希表的单进程动态存储管理方法的流程图。

图2是本发明的哈希表的结构示意图。

图3是本发明的基于哈希表的单进程动态存储管理方法的层次结构图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的基于哈希表的单进程动态存储管理方法，用于运行在单个应用进程上，占用应用进程的空闲时间实时监测检查动态内存使用情况，并通过消息队列将监测结果发送给框架程序，由框架程序负责整理及提供查询，如图1所示，具体包括以下步骤，

步骤（1），在应用进程的初始化阶段，调用哈希表的初始化接口，建立一张空的哈希表，所述哈希表包括最大内存申请块数、每块内存信息，其中每块内存信息包括有效标志、申请内存的起始地址、申请内存大小、申请该内存代码位置，每块内存包括ZONE1区域、ZONE2区域、ZONE3区域、ZONE4区域、ZONE5区域五个区域，ZONE1区域用于存储内存申请代码的位置；ZONE2区域用于存储内存申请的大小；ZONE3区域和ZONE5区域用于存储标识性字符；ZONE4区域用于用户区，哈希表的结构示意图，如图2所示；

步骤（2），当应用进程通过动态内存申请接口申请动态内存时，该接口调用malloc函数申请内存，同时将该片内存初始化，初始化内存的具体过程为，

（1）将申请内存的程序位置信息存入ZONE1区域；

（2）将用户申请的内存大小存入ZONE2区域；

（3）在ZONE3区域和ZONE5区域部分填入标识性字符，标志字符是用于判断用户数据区溢出的标志字；

（4）以ZONE4区域的内存起始地址为哈希表的键值计算存储位置，并将ZONE1区域的起始地址存入哈希表，将该节点置为有效节点；

（5）将ZONE4区域的首地址返回给应用进程；

步骤（3），当应用进程通过动态内存释放接口释放动态内存时，在哈希表中查找，找到申请的动态内存后，调用free函数释放动态内存；如找不到需释放的动态内存，则给出警示信息，提示程序指针可能异常，并通过消息队列将该异常传递给框架程序，由框架程序保存并提供查询接口；

步骤（4），在应用进程的初始化完成后，通过实时巡检接口，在程序运行空闲时，检查动态内存的溢出及内存泄露风险，具体过程为，

（1）将按照哈希表的各块内存的顺序，逐一检查每个内存块的用于放置标识性字符的ZONE3区域、ZONE5区域；同时，将哈希表中每块内存的大小加起来，毎小时存储一次；

（2）若发现ZONE3区域或者ZONE5区域发生变化，则给出警示信息，显示动态内存区出现溢出及溢出的位置，并提示用户处理；

（3）当内存总量计算值达到一定数量，所述数量可通过参数配置，按照实际情况设置，每小时一次检查存储值是否有增加的趋势，若存在增加趋势，则给出警示信息，提示用户处理，并将信息通过消息队列发送给框架程序，由框架程序保存并提供查询接口；

步骤（5），框架程序负责接收各个应用进程的内存异常信息，存储内存异常信息，并提供查询功能，由框架程序统一收集管理单个进程的内存监测信息，并及时提示程序风险，另外，还提供历史监测信息的查询。

如图3所示，本发明的基于哈希表的单进程动态存储管理方法的层次结构图，各动态存储管理单元用于运行在应用层的单个应用进程上，占用应用进程的空闲时间实时监测检查动态内存使用情况，收集内存管理信息，并通过消息队列将监测结果发送给框架层的框架程序，由框架程序负责整理及提供查询。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于哈希表的单进程动态存储管理方法，其特征在于：用于运行在单个应用进程上，占用应用进程的空闲时间实时监测检查动态内存使用情况，并通过消息队列将监测结果发送给框架程序，由框架程序负责整理及提供查询，具体包括以下步骤，

步骤（1），在应用进程的初始化阶段，调用哈希表的初始化接口，建立一张空的哈希表，所述哈希表包括最大内存申请块数、每块内存信息，其中每块内存信息包括有效标志、申请内存的起始地址、申请内存大小、申请该内存代码位置，每块内存包括ZONE1区域、ZONE2区域、ZONE3区域、ZONE4区域、ZONE5区域五个区域；

步骤（2），当应用进程通过动态内存申请接口申请动态内存时，该接口调用malloc函数申请内存，同时将该片内存初始化，初始化内存的具体过程为，

（1）将申请内存的程序位置信息存入ZONE1区域；

（2）将用户申请的内存大小存入ZONE2区域；

（3）在ZONE3区域和ZONE5区域部分填入标识性字符，标志字符是用于判断用户数据区溢出的标志字；

（4）以ZONE4区域的内存起始地址为哈希表的键值计算存储位置，并将ZONE1区域的起始地址存入哈希表，将该节点置为有效节点；

（5）将ZONE4区域的首地址返回给应用进程；

步骤（3），当应用进程通过动态内存释放接口释放动态内存时，在哈希表中查找，找到申请的动态内存后，调用free函数释放动态内存；

步骤（4），在应用进程的初始化完成后，通过实时巡检接口，在程序运行空闲时，检查动态内存的溢出及内存泄露风险，具体过程为，

（1）将按照哈希表的各块内存的顺序，逐一检查每个内存块的用于放置标识性字符的ZONE3区域、ZONE5区域；同时，将哈希表中每块内存的大小加起来，毎小时存储一次；

（2）若发现ZONE3区域或者ZONE5区域发生变化，则给出警示信息，显示动态内存区出现溢出及溢出的位置，并提示用户处理；

（3）当内存总量计算值达到一定数量，所述数量可通过参数配置，每小时一次检查存储值是否有增加的趋势，若存在增加趋势，则给出警示信息，提示用户处理，并将信息通过消息队列发送给框架程序，由框架程序保存并提供查询接口；

步骤（5），框架程序负责接收各个应用进程的内存异常信息，存储内存异常信息，并提供查询功能。

2.根据权利要求1所述的基于哈希表的单进程动态存储管理方法，其特征在于：步骤（1），ZONE1区域用于存储内存申请代码的位置；ZONE2区域用于存储内存申请的大小；ZONE3区域和ZONE5区域用于存储标识性字符；ZONE4区域用于用户区。

3.根据权利要求1所述的基于哈希表的单进程动态存储管理方法，其特征在于：步骤（3），当应用进程通过动态内存释放接口释放动态内存时，如找不到需释放的动态内存，则给出警示信息，提示程序指针可能异常，并通过消息队列将该异常传递给框架程序，由框架程序保存并提供查询接口。