CN111162937B - 一种在传输设备中实现内存池的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在传输设备中实现内存池的方法及装置，本发明实施例将系统中的不同内存设置在内存节点中，且将不同的节点与所设置的不同挂载节点绑定，在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点及其对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点，当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换。这样，就可以避免申请大块连续内存的情况，且降低了内存碎片多无法创建内存池的情况，在内存节点被使用或被释放时，其关联仅仅涉及所关联的挂载节点的管理，处理性能大大提高，因此，本发明实施例可以在传输设备进行主备用链路切换过程中提供高速的内存池，提升诸如PTN、IPRAN、GRE、OTN或SDWAN等的传输设备系统性能。

Description

一种在传输设备中实现内存池的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种在传输设备中实现内存池的方法及装置。

背景技术

随机网络技术的发展，为了保证网络运行可靠安全，对网络的汇聚层及核心层中的传输设备的安全可靠性要求都非常高。在传输设备之间的通信链路都被要求设置主备用链路，通过检测机制监测主用链路的状态，当主用链路失效时，需要传输设备将业务数据切换至备用链路上。在这里，检测机制可以为在分组传输网(PTN)上的CC检测报文方式、在网际协议代的无线接入网(IPRAN)上的双向转发检测方式或/和在光传输网(OTN)上的开销字节方式等等。传输设备在切换主备用链路过程中，需要更新数据转发规则，同时还要刷新承载的各种应用程序的控制状态，不可避免的在切换主备用链路过程中涉及内存的申请和释放，内存的申请和释放会严重硬性主备用链路切换的性能，特别是要切换的业务数据量比较多时瓶颈更为明显，同时因为内存状况的变化，每次需要内存处理时也会有一定波动，会造成业务数据的切换时间不稳定，因而在这个过程中要对内存进行管理、

目前，对内存的管理主要是设备的系统调用已有的内存管理函数进行，比如调用函数malloc对内存堆栈上的内存分配，或者调用函数free在内存堆栈上进行内存释放。设备的系统在分配设定容量的内存块时，查找所设置的保存空闲内存块地址的空闲块表，从中根据设定算法确定适合容量的空闲内存块地址后，基于该内存块地址得到空闲内存块使用。如果确定的空闲内存块比较大，则还需进行切割并更新在系统中设置的内存块的相关信息。在释放内存块时，除了将该内存块地址放入到在空闲内存块表中，还需要将空闲内存块进行合并，防止产生大量内存碎片。在这个过程中，对于内存管理还需要考虑多任务及多线程下的保护机制。系统中的内存管理需要考虑大量因素，损失了大量的性能。

上述对内存的管理可以通过内存池方式对内存进行管理，即对内存的管理的方式是提前从系统中申请出内存采用内存池方式进行维护，在需要时从该内存池中提取可用的空闲内存块，使用完成后重新设置该内存块为空闲内存块。内存池绝大数是系统初始时从系统申请出的设定容量的连续的内存，在申请时，将起始地址和终止地址进行记录，同时维护好内存池中已经释放的和可使用的内存块地址信息。在释放内存块时同样要更新大量的该内存块的相关信息。这个过程复杂且耗时较多，出现问题时定位对应的内存块也比较复杂。另外当该内存池中的碎片较多情况下，申请大块连续的内存块还容易出现失败的情况。

如果在传输设备进行主备用链路切换过程中，依靠上述内存的管理机制，就成为传输设备系统性能的主要瓶颈。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种在传输设备中实现内存池的方法，该方法能够在传输设备进行主备用链路切换过程中提供高速的内存池，提升传输设备系统性能。

本发明实施例还提供一种在传输设备中实现内存池的装置，该装置能够在传输设备进行主备用链路切换过程中提供高速的内存池，提升传输设备系统性能。

本发明实施例是这样实现的：

一种在传输设备中实现内存池的方法，包括：

将不同内存设置在内存节点中，且将不同的节点与所设置的不同挂载节点绑定；

在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点及其对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点；

当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换。

所述内存节点中还设置校验值，占用该内存节点的4～8个字节容量；

在已用节点表中的挂载节点所挂载的内存节点被释放之前，还包括：

根据该内存节点的校验值对该内存节点进行校验，如果该校验值被修改，则可以判断出该内存节点被异常改写，不在已用节点表中释放该挂载节点；否则，则执行在已用节点表中的挂载节点所挂载的内存节点被释放的步骤。

所述方法还包括：

当传输设备进行主备链路切换时，访问内存池，调用要使用的内存节点或释放已使用的内存节点。

所述内存池中的内存节点所管理的内存节点总容量比传输设备进行主备用链路切换过程中所需要的内存容量少时，对内存节点进行扩展，并同步设置最大挂载节点数目。

所述传输设备的系统多任务同时访问内存池时，则采用锁方式的要访问的内存池进行保护。

一种在传输设备中实现内存池的装置，包括：内存池创建单元及内存池管理单元，其中，

内存池创建单元，用于将不同内存设置在内存节点中，且将不同的节点与所设置的不同挂载节点绑定；在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点及其对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点；

内存池管理单元，用于当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换。

还包括存取内存单元，用于访问内存池，调用要使用的内存节点或释放已使用的内存节点。

如上所见，本发明实施例将系统中的不同内存设置在内存节点中，且将不同的节点与所设置的不同挂载节点绑定，在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点及其对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点，当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换。这样，就可以避免申请大块连续内存的情况，且降低了内存碎片多无法创建内存池的情况，在内存节点被使用或被释放时，其关联仅仅涉及所关联的挂载节点的管理，处理性能大大提高，因此，本发明实施例可以在传输设备进行主备用链路切换过程中提供高速的内存池，提升诸如PTN、IPRAN、GRE、OTN或SDWAN等的传输设备系统性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的在传输设备中实现内存池的方法流程图；

图2a～2c为本发明实施例提供的内存池存取数据的过程示意图；

图3为本发明实施例提供的在传输设备中实现内存池的装置结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供了高速内存池的实现方法，对传输设备在进行主备链路切换过程中的业务数据进行缓存处理。具体地说，本发明实施例将系统中的不同内存设置在内存节点中，且将不同的节点与所设置的不同挂载节点绑定，在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点，当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换。

这样，就可以避免申请大块连续内存的情况，且降低了内存碎片多无法创建内存池的情况，在内存节点被使用或被释放时，其关联仅仅涉及所关联的挂载节点的管理，处理性能大大提高，因此，本发明实施例可以在传输设备进行主备用链路切换过程中提供高速的内存池，提升诸如PTN、IPRAN、GRE、OTN或SDWAN等的传输设备系统性能。

在这里，所述不同内存节点的内存容量大小可以相同或不同，根据需要设置，也就是说，内存节点对应的内存容量大小不同。如果所设置的内存池中所管理的内存节点总容量比传输设备进行主备用链路切换过程中所需要的内存容量少时，可以继续创建新的内存节点及其绑定的挂载节点，在内存池中进行管理，实现内存池的动态扩展。

图1为本发明实施例提供的在传输设备中内存池的实现方法流程图，其具体步骤为：

步骤101、将不同内存设置在内存节点中，且将不同的节点与所设置的不同挂载节点绑定；

步骤102、在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点及其对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点；

步骤103、当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换。

在该方法中，所述内存节点中还设置校验值，占用该内存节点的4～8个字节容量，比如设置用于校验的magic值。

在已用节点表中的挂载节点所挂载的内存节点被释放之前，还包括：根据该内存节点的校验值对该内存节点进行校验，如果该校验值被修改，则可以判断出该内存节点被异常改写，不在已用节点表中释放该挂载节点；否则，则执行在已用节点表中的挂载节点所挂载的内存节点被释放的步骤。

在该方法中，当传输设备进行主备链路切换时，还包括：

访问内存池，调用要使用的内存节点或释放已使用的内存节点。

在该方法中，所述内存池中的内存节点所管理的内存节点总容量比传输设备进行主备用链路切换过程中所需要的内存容量少时，对内存节点进行扩展，并同步设置最大挂载节点数目。

在该方法中，该包括：传输设备的系统多任务同时访问内存池时，则采用锁方式的要访问的内存池进行保护。

可以看出，本发明实施例提供的内存池除了记录内存节点最大数目之外，还记录了2个非常重要的链表：空闲节点表和已用节点表，空闲节点表用来保存内存池可用的内存资源，在内存池创建时初始化；已用节点表用来保存已被使用的内存节点的挂载节点，其对应的内存节点已在内存被申请时取走。

以下是采用计算机编程语言编写的内存池结构，分别存储池子内存块大小、空闲节点表及已用节点表。

图2a～2c为本发明实施例提供的内存池存取数据的过程示意图。

如图2a所示，在内存池创建时，记录内存池的内存节点最大数目，并根据内存节点的大小及数量，依次创建出挂载节点Nx和内存节点Dx，并将内存节点Dx与挂载节点Nx绑定，放入到设置的空闲节点表中，此时已用节点表中还未有任何节点。

如图2b所示，当传输设备在主备链路切换过程中要使用内存时，则从内存池中获取内存节点Dx，从空闲节点表的表头中，获取挂载节点Nx并从中取出内存节点Dx，将Nx放入到已用节点表中，最后将内存节点Dx返回给传输设备使用，由于从空闲节点表中取出挂载节点Nx，将挂载节点Nx放入到已用节点表中，只针对作为头节点的挂载节点Nx操作，因而能做到非常高效；

如图2c所示，当传输设备使用完内存，需要归还到内存池时，从已用节点表中的表头取出挂载节点Nx，将归还的内存节点Dx挂载到挂载节点Nx上，并将挂载节点Nx及对应的内存节点Dx加入到空闲节点表中。该过程同样，只涉及到两个表中的头节点操作，因而能做到非常高效。

本发明实施例了为了实现对内存池的管理，设置了多个内存池接口用于与传输设备中的存取内存单元进行交互，提供的接口包括：内存池创建接口、内存申请接口、内存释放接口及内存池删除接口，其中，内存池创建包括对内存节点的大小及数目设置。采用计算机编程语言实现上述接口如下。

LPSLL_Table*bfp_list_create_api(int size，int count)；/创建内存池/

LPSLL_Table*bfp_list_destroy_api(LPSLL_Table*table)

int bfp_data_alloc_api(LPSLL_Table*table)；/内存申请/

int bfp_data_free_api(LPSLL_Table*table，int data)；/内存释放/

int bfp_data_show_api(LPSLL_Table*table)；/内存在空闲节点表显示/

图3为本发明实施例提供的在传输设备中实现内存池的装置结构示意图，包括：内存池创建单元及内存池管理单元，其中，

内存池创建单元，用于将不同内存设置在内存节点中，且将不同的节点与所设置的不同挂载节点绑定；在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点及其对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点；

内存池管理单元，用于当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换。

该装置还包括存取内存单元，用于访问内存池，调用要使用的内存节点或释放已使用的内存节点。

背景技术实现对内存池的管理时需要从传输设备中申请大块连续内存并维护内存的控制数据，结构复杂且性能不高，而且大块连续的内存容易在系统内存碎片的情况下创建失败，而本发明实施例则可以解决上述问题，其能够提供高速的内存池。本发明实施例提供的高速内存池有以下特点：1)不需要连续的大块内存，而是对不同容量的内存分别设置内存节点，申请及释放内存节点过程简单，只需要针对空闲节点表和已用节点表的表头进行处理；2)除了偶尔的内存申请和销毁会导致从系统的进程堆栈中分配和销毁内存块外(在扩内存的情况)，绝大数的内存申请和销毁都由内存池在已经申请到的内存节点中进行，而没有直接与系统堆栈打交道，而直接与进程堆栈打交道是很耗时的操作。如表1所示，表1为相同系统条件下的实测性能对比表，使用本发明实施例实现的内存池，耗时非常稳定，而且与内存的大小没有太大关系，而采用背景技术中的系统调用中，内存块越大，需要时间就越长，而且容易受内存碎片的影响导致无法正常申请到内存。

表1

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种在传输设备中实现内存池的方法，其特征在于，所述方法应用于传输设备对内存的处理过程，包括：

将不同的用于缓存传输设备在进行主备链路切换过程中的业务数据的内存设置在内存节点中，且将不同的内存节点与所设置的不同挂载节点绑定；

在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点及其对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点；

当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换；

所述内存节点中还设置校验值，占用该内存节点的4～8个字节容量；

在已用节点表中的挂载节点所挂载的内存节点被释放之前，还包括：

根据该内存节点的校验值对该内存节点进行校验，如果该校验值被修改，则可以判断出该内存节点被异常改写，不在已用节点表中释放该挂载节点；否则，则执行在已用节点表中的挂载节点所挂载的内存节点被释放的步骤；

所述方法还包括：

当传输设备进行主备链路切换时，访问内存池，调用要使用的内存节点或释放已使用的内存节点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内存池中的内存节点所管理的内存节点总容量比传输设备进行主备用链路切换过程中所需要的内存容量少时，对内存节点进行扩展，并同步设置最大挂载节点数目。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输设备的系统多任务同时访问内存池时，则采用锁方式对要访问的内存池进行保护。

4.一种在传输设备中实现内存池的装置，其特征在于，所述装置应用于传输设备对内存的处理过程，包括：内存池创建单元及内存池管理单元，其中，

内存池创建单元，用于将不同的用于缓存传输设备在进行主备链路切换过程中的业务数据的内存设置在内存节点中，且将不同的内存节点与所设置的不同挂载节点绑定；在设置的具有内存节点最大数目的内存池中，包括空闲节点表和已用节点表，在空闲节点表中存储未被使用内存节点及其对应的挂载节点，在所设置的已用节点表中包括被使用内存节点对应的挂载节点；

内存池管理单元，用于当内存节点被释放或被使用时，其对应的挂载节点在空闲节点表及已用节点表中切换；

所述内存节点中还设置校验值，占用该内存节点的4～8个字节容量；

在已用节点表中的挂载节点所挂载的内存节点被释放之前，还包括：

根据该内存节点的校验值对该内存节点进行校验，如果该校验值被修改，则可以判断出该内存节点被异常改写，不在已用节点表中释放该挂载节点；否则，则执行在已用节点表中的挂载节点所挂载的内存节点被释放的步骤；

还包括存取内存单元，用于访问内存池，调用要使用的内存节点或释放已使用的内存节点。

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