CN1936859A - 一种内存监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内存监控方法，包括：(a)建立一个内存监控链表的步骤，该内存监控链表至少包括一个内存监控链表节点，所述内存监控链表节点中包含有对应的内存块的管理信息；(b)初始化内存监控链表的步骤；(c)分配内存块的步骤：当分配该内存块时，生成一个对应于该内存块的内存监控链表节点，并将该内存监控链表节点插入所述内存监控链表中；(d)释放内存块步骤：当释放该内存块时，删除与该内存对应块的内存监控链表节点。采用本发明，在分配内存及释放内存时，只需增加或删除与该内存对应的内存监控链表节点。通过内存监控链表可以监控到内存使用的细节，另外，使用方便、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及计算机系统或者嵌入式操作系统领域，具体来说，涉及一种内存监控的方法。
背景技术
由于计算机系统和嵌入式操作系统的迅速发展，嵌入式操作系统早已经融入我们的生活，除了日常生活中可以看到的家电产品、工业及军事应用的独立产品之外，许多新电脑系统，事实上也是有许许多多小的嵌入式系统组成。
使用嵌入式操作系统的产品越来越多，如何开发一个高稳定性，高效率的操作系统和应用程序是一个非常关键的问题。则在开发中如何优化内存管理，提高内存的使用效率，尽可能地提高运行速度，是大家所关心的问题。
系统的内存不管其容量有多大，但均是有限的，所以在使用内存时，就要时刻监视内存的使用情况。这样可以了解应用程序占用资源的情况、对系统的开销大小及是否影响系统或者应用程序的稳定性等状况。如果等到发现系统的内存不能再分配了才开始释放内存，这时整个系统可能无法运行了。上述的方法中，对分配内存和释放内存都未进行登记，不能够使应用程序开发者能够清楚地知道自己使用了多大的内存或者还有多少内存可供使用。现在也出现了一种采用内存池来对内存进行管理的方法，该方法先分配一个内存池，然后对内存池统一管理，其一般是将底层操作系统的全部内存一次性地划分为大小不同的内存池，再将每一内存池中的内存划分为固定的大小一致的内存块。但是现有的这种方法，没有对整个系统和应用程序所用的内存进行分类管理，也没有对某个任务或者某个类别的占用内存资源进行统计，另外也未对内存的释放正确与否进行验证，而且对内存池中的使用情况的扫描需花费较多时间，效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，为克服现有的内存管理方法中不能监控系统或者应用程序占用的内存资源的不足，而提供一种内存监控的方法，可以监控到内存使用的细节，如每个线程、每个进程、每个文件在哪一行分配的内存，是否有内存写访问越界等。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：提供一种内存监控方法，包括如下步骤：(a)建立一个内存监控链表的步骤，该内存监控链表至少包括一个内存监控链表节点，所述内存监控链表节点中包含有对应的内存块的管理信息；(b)初始化内存监控链表的步骤；(c)分配内存块的步骤：当分配该内存块时，生成一个对应于该内存块的内存监控链表节点，并将该内存监控链表节点插入所述内存监控链表中；(d)释放内存块步骤：当释放该内存块时，删除与该内存对应块的内存监控链表节点。
其中，所述步骤(a)中的内存监控链表节点的数据结构记录有：内存监控链表项的前一个指针、内存监控链表项的后一个指针、分配内存块的文件名、分配内存块的语句所在的文件行数、内存块的首地址、内存块的长度、内存块的类型、分配内存块的线程ID及分配内存块的进程ID。
其中，所述步骤(b)中的初始化内存监控链表的步骤包括初始化内存监控全局变量成员的步骤：将已经分配的内存数项数、已经分配的内存总数、释放的内存总数、系统使用的内存总数、用户使用的内存总数均赋值为零；将内存监控链表的首地址赋值为“NULL”；将内存监控程序使用的信号量设为创建信号量的返回值。
其中，所述步骤(c)包括：(c1)按用户或者系统提供的SIZE分配一块大小为较SIZE大于预定字节的内存，并在内存块的高地址尾部存放该预定字节的特殊标志；(c2)根据内存监控链表每个内存监控链表节点结构建立一个与包含有该内存块信息的内存监控链表节点；(c3)把该建立的内存监控链表节点插入内存监控链表中；(c4)更新内存监控全局变量中成员的信息。
其中，所述步骤(c4)进一步包括：将已经分配的内存总数加一，将已经分配的内存数项数加一，根据该内存块的使用类型，将系统使用的内存总数加一或将用户所使用的内存总数加一。
其中，所述步骤(d)包括：(d1)根据用户或者系统提供的释放内存块地址在内存监控链表中找到相应的内存监控链表节点；(d2)判断特殊标志是否正确；(d3)如果特殊标志正确，则释放该内存块；(d4)删除步骤(d1)中所找到的内存监控链表节点；(d5)更新内存监控全局变量中成员的信息步。
其中，当步骤(d2)中特殊标志不正确，则提示内存越界。
其中，所述步骤(d5)进一步包括：将已分配的内存数项数减一；将释放的内存总数加一；根据步骤(d3)中所释放的内存块的类型，将系统使用的内存总数减去步骤(d1)中找到的相应内存监控链表节点中的内存的大小，或将用户使用的内存总数减去步骤(d1)中找到的相应内存监控链表节点中内存的大小。
实施本发明的内存监控的方法，具有以下有益效果：在本发明中，通过采用一个双向的内存监控链表，结合其中的内存监控链表节点与全局变量，这些保存在链表中的信息比较全面，因此用户可以监控到每个线程，每个进程，每个文件在哪一行分配的内存，而且可以监控是否有内存写访问越界，达到真正意义上的内存监控。另外，在分配内存及释放内存时，只需增加或删除与该内存对应的内存监控链表节点。使用方便、效率高。无需对整个内存进行扫描监控。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种内存监控方法的系统框图；
图2是本发明一种内存监控方法的初始化内存监控链表步骤的流程图；
图3是本发明一种内存监控方法的分配内存步骤的流程图；
图4是本发明一种内存监控方法的释放内存步骤的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种内存监控的方法，用来监控计算机系统或嵌入式系统的系统内存和用户分配内存的情况。在本发明中，对内存监控是采用一种双向链表的方式来实现的。
如图1示出了本发明中对内存进行监控的双向链表(下称为内存监控链表)的示意图。在该内存监控链表中，包括有多个用于存放物理内存管理的信息的内存监控链表节点(可称为内存监控链表节点)。其是在当系统或用户每分配一块内存时，就在该链表中创建一个用于登记该内存的内存监控链表节点。这些内存监控链表节点在图1中记作内存监控链表节点1(对应内存块1)、内存监控链表节点2(对应内存块2)、…及内存监控链表节点N(对应内存块N)等。其中虚线框表示可以在该内存监控链表中添加或删除内存监控链表节点。
各内存监控链表节点的数据结构如图1中右侧的方框所示，包括有：pPrev、pNext、Name、LineNum、Addr、Len、Type、ThreadID及ProcessID。其中，pPrev记录内存监控链表项的前一个指针；pNext记录内存监控链表项的后一个指针；Name记录分配内存块的文件名；LineNum记录分配内存块的语句所在的文件行数；Addr记录内存块的首地址；Len记录内存块的长度；Type记录内存块的类型(例如，是系统使用还是由用户使用)；ThreadID记录分配内存块的线程ID；ProcessID：记录分配内存块的进程ID。
通过每一个内存监控链表节点中pPrev和pNext内所存放的指针，将多个内存监控链表节点组成一个双向链表(内存监控链表)。
在本发明中，首先需要定义一些全局变量，在这些全局变量中，包括诸如，记录已经分配的内存总数、释放的内存总数、系统使用的内存总数、用户使用的内存总数等信息。结合每个内存监控链表节点中所记录的分配内存块的文件名、分配内存块的语句所在的文件行数、内存块的首地址、内存块的长度、内存块的类型、分配内存块的线程ID及分配内存块的进程ID等信息。故使保存在链表中的信息已经比较全面，通过这些信息可以让用户监控到每个线程，每个进程，每个文件在哪一行分配的内存，而且可以监控是否有内存写访问越界，达到真正意义上的内存监控。具体来说，内存监控全局变量包括有：MemItemCount、MallocCount、FreeCount、SysUsedCount、UserUsedCount、Hmem_Sema及MemItemHead。
其中，MemItemCount用于记录已分配还未释放的内存数项数；MallocCount用于记录已经分配的内存总数，这个数是累加的；FreeCount用于记录释放的内存总数，这个数也是累加的；SysUsedCount用于记录系统使用的内存总数；UserUsedCount用于记录用户使用的内存总数；Hmem_Sema用于记录内存监控程序使用的信号量；MemItemHead用于记录内存监控链表的首地址。
在本发明中，至少包括有：初始化内存监控链表步骤、分配内存步骤以及释放内存步骤。
如图2所示，所述的初始化内存监控链表步骤主要包括初始化全局变量的所有成员，将MemItemHead赋值为“NULL”，将MemItemCount、MallocCount、FreeCount、SysUsedCount及UserUsedCount均赋值为零。而将Hmem_Sema设为创建信号量的返回值(步骤S20)。
在对内存监控链表进行初始化之后，就可以进行内存分配的步骤。如图3所示，所述的分配内存的流程图包含：按用户或者系统提供的大小(SIZE)分配一块较之大于一定字节的内存，在本发明的一个实施例中，所分配的内存大小为SIZE+4，并在该内存块的高地址尾部存放该超出的4个字节的特殊标志(例如0x3d0x3d0x3d0x3d)，在其他的实施例中，不限于4个字节，存放的特殊标志也不限于0x3d0x3d0x3d0x3d(步骤S31)；根据内存监控链表每个内存监控链表节点结构建立一个与包含有该内存块信息(如Name、LineNum、Addr、Len、Type等)的内存监控链表节点(步骤S32)；把步骤S32中所建立的内存监控链表节点插入内存监控链表中，在本发明的一个最佳实施例中，是插入内存监控链表的头部。在其他的实施例中，也可插入内存监控链表的尾部，或者其它地方，但是插入头部是最快，最有效率的，因为头节点不用查找，可以直接引用全局变量；更新内存监控全局变量中成员的信息，即将MallocCount加一，将MemItemCount加一，视该内存块的使用类型(用户或系统使用)将SysUsedCount加一或将UserUsedCount加一。
当需要对物理内存进行释放时，在本发明中要删除与该内存对应的内存监控链表节点及更新全局变量成员。
如图4所示，所述的释放内存的流程图包括：根据用户或者系统提供的释放内存块地址，在内存监控链表中找到相应的内存监控链表节点(步骤S41)；判断该内存块中的特殊标志是否正确(步骤S42)；如果该特殊标志出现改变，则转入步骤S44，提示内存越界，起到报警作用；如果该特殊标志正确，则执行步骤S43，根据用户或者系统提供的释放内存地址释放物理内存；则在步骤S45中，将与该内存对的内存监控链表节点从内存监控链表中删除。因为在内存监控链表中删除了一个内存监控链表节点，则要相应更新内存监控全局变量中的成员信息，将MemItemCount减一；将FreeCount加一；如果该释放的内存的使用类型为系统使用，则将SysUsedCount减去步骤S41中找到的相应内存监控链表节点中内存的大小，如果该释放的内存的使用类型为用户使用，则将UserUsedCount减去步骤S41中找到的相应内存监控链表节点中内存的大小(步骤S46)。然后流程结束。
在本发明中，通过采用一个双向的内存监控链表，结合其中的内存监控链表节点与全局变量，这些保存在链表中的信息比较全面，因此用户可以监控到每个线程，每个进程，每个文件在哪一行分配的内存，而且可以监控是否有内存写访问越界，达到真正意义上的内存监控。另外，在分配内存及释放内存时，只需增加或删除与该内存对应的内存监控链表节点。使用方便、效率高。无需对整个内存进行扫描监控。
Claims (8)
1、一种内存监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)建立一个内存监控链表的步骤，该内存监控链表至少包括一个内存监控链表节点，所述内存监控链表节点中包含有对应的内存块的管理信息；
(b)初始化内存监控链表的步骤；
(c)分配内存块的步骤：当分配该内存块时，生成一个对应于该内存块的内存监控链表节点，并将该内存监控链表节点插入所述内存监控链表中；
(d)释放内存块步骤：当释放该内存块时，删除与该内存对应块的内存监控链表节点。
2、根据权利要求1所述的内存监控方法，其特征在于，所述步骤(a)中的内存监控链表节点的数据结构记录有：内存监控链表项的前一个指针、内存监控链表项的后一个指针、分配内存块的文件名、分配内存块的语句所在的文件行数、内存块的首地址、内存块的长度、内存块的类型、分配内存块的线程ID及分配内存块的进程ID。
3、根据权利要求2所述的内存监控方法，其特征在于，所述步骤(b)中的初始化内存监控链表的步骤包括初始化内存监控全局变量成员的步骤：
将已经分配的内存数项数、已经分配的内存总数、释放的内存总数、系统使用的内存总数、用户使用的内存总数均赋值为零；
将内存监控链表的首地址赋值为“NULL”；
将内存监控程序使用的信号量设为创建信号量的返回值。
4、根据权利要求3所述的内存监控方法，其特征在于，所述步骤(c)包括：
(c1)按用户或者系统提供的SIZE分配一块大小为较SIZE大于预定字节的内存，并在内存块的高地址尾部存放该预定字节的特殊标志；
(c2)根据内存监控链表每个内存监控链表节点结构建立一个与包含有该内存块信息的内存监控链表节点；
(c3)把该建立的内存监控链表节点插入内存监控链表中；
(c4)更新内存监控全局变量中成员的信息。
5、根据权利要求4所述的内存监控方法，其特征在于，所述步骤(c4)进一步包括：将已经分配的内存总数加一，将已经分配的内存数项数加一，根据该内存块的使用类型，将系统使用的内存总数加一或将用户所使用的内存总数加一。
6、根据权利要求4或5任一项所述的内存监控方法，其特征在于，所述步骤(d)包括：
(d1)根据用户或者系统提供的释放内存块地址在内存监控链表中找到相应的内存监控链表节点；
(d2)判断特殊标志是否正确；
(d3)如果特殊标志正确，则释放该内存块；
(d4)删除步骤(d1)中所找到的内存监控链表节点；
(d5)更新内存监控全局变量中成员的信息步。
7、根据权利要求6所述的内存监控方法，其特征在于，当步骤(d2)中特殊标志不正确，则提示内存越界。
8、根据权利要求6所述的内存监控方法，其特征在于，所述步骤(d5)进一步包括：将已分配的内存数项数减一；将释放的内存总数加一；根据步骤(d3)中所释放的内存块的类型，将系统使用的内存总数减去步骤(d1)中找到的相应内存监控链表节点中的内存的大小，或将用户使用的内存总数减去步骤(d1)中找到的相应内存监控链表节点中内存的大小。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20070328 |