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【原创】xenomai中4种实时内存分配器介绍及测试对比

搜娲瘠 6 天前
xenomai用户态实时内存分配器测试对比


目录

  • xenomai用户态实时内存分配器测试对比

    • 一、xenomai用户态、内核态内存分配器介绍
    • 二、测试流程
    • 三、测试结果
    • 四、详细输出数据

      • coreheap(kernel)
      • heapmem
      • tlsf
      • pshared



实时动态内存分配器是实时系统中保障任务高效运行的核心组件之一。在实时应用场景中，内存分配的确定性、时效性与可靠性直接影响系统的实时性能 —— 尤其是在工业自动化、机器人控制、航空航天等对响应时间有严苛要求的领域，传统通用内存分配器（如 glibc 的 malloc）因存在不可预测的延迟和碎片问题，往往难以满足实时性需求。
Xenomai 作为一款成熟的实时操作系统框架，针对实时环境的特殊需求，提供了一系列经过工业级场景长期验证的动态内存分配器。这些分配器在设计上以 “确定性延迟” 为核心目标，确保内存操作的响应时间可控，同时兼顾低碎片率和高吞吐量。
它们均经过工业自动化领域的严苛考验，具备稳定、高效、可预测的特点。对于开发者而言，这些分配器不仅可供xenomai实时应用直接调用，也可移植直接集成到实时应用中以快速满足需求。
本文先简单介绍 Xenomai 中几种实时动态内存分配器，随后给出在不同条件下的他们的分配释放时间、开销及碎片化率。
一、xenomai用户态、内核态内存分配器介绍

老生常谈，引用之前文章的一段话：
通常，操作系统的内存管理，内存分配算法一定要快，否则会影响应用程序的运行效率，其次是内存利用率要高。
但对于硬实时操作系统，首先要保证实时性，即确定性，不同内存大小的分配释放时间必须是时间确定的。
无论linux还是xenomai，内核在服务或管理应用程序过程中经常需要内存分配，通常linux内存的分配与释放都是时间不确定的，例如，惰性分配导致的缺页异常、页面换出和OOM会导致大且不可预测的延迟，不适用于受严格时间限制的实时应用程序。
xenomai作为硬实时内核，不能使用linux glibc这样的内存分配释放接口，为此xenomai采取的措施是

  • 在内核态，在xenomai内核初始化时，先调用__vmalloc()从linux管理的ZONE_NORMAL中分配 一片内存,然后由xenomai自己来管理这片内存，且xenomai提供的内存分配释放时间确定的，这样就不会因为内存的分配释放影响实时性（该内存管理代码量非常少，有效代码数3百行左右，实现精巧，值得研究利用）。本文中也将该内存分配器加入了对比，用coreheap表示。
    关于内核态xnheap分配器本博客有专门写过文章解析，详见https://www.cnblogs.com/wsg1100/p/13258388.html

  • 在用户态，glibc的内存管理不具有时间确定性，RT应用只能在程序初始化时分配并访问（避免运行中产生pagefault)，运行中不能使用，否则会严重影响实时性。为此xenomai实时应用库libcobalt为RT应用实现了多个时间确定的内存动态分配释放heap，供实时任务运行中分配内存。它们分别是xnheap、tlsf、heapmem。
综上，xenomai系统中用户态及内核态共有4种实时动态内存分配器：

  • coreheap
    xenomai内核实时动态内存分配器，为内核态实时任务管理RTDM等提供实时动态内存分配。
    1.png

  • xnheap
    xnheap源自 Xenomai 原始的双内核中的 xnheap 。它足够简单且高效，用于管理通过 tmpfs 文件支持的动态内存分配，并且可以在用户空间的多个进程之间共享，实现源码为heapobj-pshared.c，通过xenoomai库编译配置选项--enable-pshared=enable启用多个进程之间共享对象时使用。
    注：内核中的xnheap在xenomai 3.1版本有所优化，使用红黑树代替了链表，所以xenomai 3.1版本及以上的用户态xnheap与内核态xnheap性能有所区别。

  • tlsf(Two-Level Segregate Fit)
    TLSF 是一种通用动态内存分配器，专门设计用于满足实时要求：

    • 有限响应时间 。确定的内存分配和释放的最坏情况执行时间 （WCET） 必须提前知道，并且与应用程序数据无关。TLSF 具有恒定成本 O（1）。
    • 快。 除了有限成本之外，分配器还必须足够高效和快速。
    • 高效内存利用 .传统上，实时系统运行时间较长，有些（嵌入式应用程序）对内存大小有很强的限制。碎片化会对此类系统产生重大影响。它会急剧增加，并降低系统性能。衡量此效率的一种方法是分配器产生的内存碎片。TLSF 已在数百种不同的负载（实时任务、通用应用程序等）中进行了测试，平均碎片率低于 15%。 测得的最大碎裂率低于 25%。
    • TLSF 已包含在多个 Linux 发行版和应用程序中。尽管 TLSF 在许多场景中运行良好，但它在硬/软实时应用程序的应用程序中脱颖而出，由于数据大小的高度可变性或对新情况的适应性，该应用程序使用显式内存分配，具有很高的灵活性要求。TLSF在以下领域表现突出：

      • 硬/软实时系统：需严格满足时间约束的场景（如工业控制、自动驾驶）。
      • 动态内存需求高的场景：适应数据规模多变或需动态调整内存的灵活架构（如多媒体处理、3D重建）。
      • 资源受限环境：嵌入式设备、网络设备（路由器/交换机）、游戏引擎等内存敏感场景。
      • 高可靠性应用：对内存碎片敏感的长周期运行系统（如通信基站、医疗设备）。


源码位于tlsf\tlsf.c，tlsf版本为2.4.6版本。
2.png


  • heapmem
    heapmem为《Marshall K. McKusick与Michael J. Karels在"4.3BSD Unix内核通用内存分配器设计》（USENIX 1988会议）中描述的分配器变体实现，详见http://docs.FreeBSD.org/44doc/papers/kernmalloc.pdf。其核心机制为：空闲页面列表通过 AVL 树进行维护，以实现对多页面内存范围的快速查找；而存储分桶内存的页面则使用快速分配位图来管理其内部块。
heapmem和tlsf在xenomai库中用于alchemy、VxWorks、psos等skin接口中task、sem等对象管理的分配释放，编译xenomai库时通过configure配置参数选择--with-localmem=，若没有指定，默认使用xnheap。
二、测试流程

按装xenomai后，运行如下命令即可得出结果：
  1. ./smokey  --run=8-10,31 --verbose=2
复制代码

  • 初始化：设置线程为高优先级实时任务，避免调度干扰测试精度，以固定块大小和随机大小两种方式进行下面2、3测试。
  • 内存分配测试


  • 核心逻辑：持续分配固定大小的内存块，记录每次分配的耗时，直到无法分配为止。
  • 模式检查（MEMCHECK_PATTERN）：向内存块写入特定模式数据，用于后续验证内存是否被意外修改

  • 内存释放测试


  • 随机释放（MEMCHECK_SHUFFLE）：若开启随机释放（+shuffle），则打乱释放顺序，模拟真实场景中内存块无序释放的情况，更贴近实际使用，记录每次释放的耗时。
  • 碎片率计算：当释放一半内存时，记录最大连续空闲块大小，评估堆管理器的抗碎片能力。

  • 热路径测试（MEMCHECK_HOT）
测试堆管理器在多次分配 - 释放循环后的稳定性，验证是否存在累计错误（如内存泄露、性能退化）。

  • 统计分配释放最大、平均耗时，分配开销，碎片化等数据。
三、测试结果

以下数据基于rockchip rk3562, linux 5.10.109 + xenomai 3.2.4测试，仅供参考。
HeapTest TypePerformance MetricsWorst Alloc (µs)Worst Free (µs)Avg Max Alloc (µs)Avg Max Free (µs)Avg Alloc (µs)Avg Free (µs)Avg Overhead (%)Avg Fragmentation (%)coreheapFixed Blocks3.22.61.01.10.60.60.036.1Notable Cases: Max alloc: 3.2µs (256k@64), Max free: 2.6µs (512k@16)heapmemFixed Blocks8.86.10.91.30.40.50.040.1Notable Cases: Max alloc/free: 8.8µs/6.1µs (8k@16)tlsfFixed Blocks19.84.11.00.80.40.414.938.5Notable Cases: Max alloc: 19.8µs (8k@16)psharedFixed Blocks3.538.51.01.80.40.60.039.4Notable Cases: Max free: 38.5µs (1024k@16)coreheapRandom Blocks2.62.60.70.90.80.713.811.1heapmemRandom Blocks3.83.20.71.10.60.813.911.9tlsfRandom Blocks2.62.60.80.60.70.512.713.7psharedRandom Blocks2.33.50.81.20.70.913.911.9无论是固定块大小分配还是随机大小分配，这几个实时内存分配器都很优秀。
四、详细输出数据

测试输出说明：

  • HEAPSZ  测试堆大小
  • BLOCKSZ  测试块大小
  • NRBLKS  堆中可分配的块数量
  • AVG-A  分配块的平均时间（微秒）
  • AVG-F  释放块的平均时间（微秒）
  • MAX-A  分配块的最大时间（微秒）
  • MAX-F  释放块的最大时间（微秒）
  • OVRH%  开销，堆实际占用大小（arena_size）与可用大小（heap_size）的差值，反映管理开销。
  • FRAG%  外部碎片 ，(1.0 - largest_free / maximum_free) * 100.0
  • FLAGS  +shuffle: 随机释放  +hot: 在初始分配/释放后测量（热堆）
coreheap(kernel)
  1. ===  running memory_heapmem ===
  2.      seq_heap_size=2048k
  3.      random_alloc_rounds=1024
  4.      pattern_heap_size=128k
  5.      pattern_check_rounds=128
  7. [SEQUENTIAL ALLOC->FREE, ^2 BLOCK SIZES] ON 'coreheap'
  9. sorted by: max alloc time
  10.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  11.     256k       64     4096    0.5    0.5    3.2    2.0    0.0   99.2   +shuffle +hot
  12.    1024k       16    65536    0.5    0.5    2.3    2.0    0.0  100.0   +shuffle +hot
  13.    1024k        2k     512    0.6    1.1    2.3    1.8    0.0   94.1   +shuffle
  14.    1024k      256     4096    0.6    0.9    2.3    2.3    0.0   98.9   +shuffle
  15.   ... (364 results following) ...
  17. sorted by: max free time
  18.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  19.     512k       16    32768    0.5    0.5    2.3    2.6    0.0  100.0   +shuffle
  20.    1024k      256     4096    0.6    0.9    2.3    2.3    0.0   98.9   +shuffle
  21.    1024k       32    32768    0.5    0.6    2.3    2.3    0.0   99.9   +shuffle
  22.     512k       16    32768    0.5    0.5    2.3    2.3    0.0  100.0   +shuffle +hot
  23.   ... (364 results following) ...
  25. sorted by: max overhead
  26.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  27.     512k       16    32768    0.5    0.5    2.3    2.6    0.0  100.0   +shuffle
  28.    1024k      256     4096    0.6    0.9    2.3    2.3    0.0   98.9   +shuffle
  29.    1024k       32    32768    0.5    0.6    2.3    2.3    0.0   99.9   +shuffle
  30.     512k       16    32768    0.5    0.5    2.3    2.3    0.0  100.0   +shuffle +hot
  31.   ... (364 results following) ...
  33. sorted by: max fragmentation
  34.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  35.    1024k       16    65536    0.5    0.5    2.0    2.3    0.0  100.0   +shuffle
  36.    1024k       16    65536    0.5    0.5    2.3    2.0    0.0  100.0   +shuffle +hot
  37.    1024k       32    32768    0.5    0.6    2.3    2.3    0.0   99.9   +shuffle
  38.    1024k       32    32768    0.5    0.5    2.3    2.3    0.0   99.9   +shuffle +hot
  39.   ... (364 results following) ...
  41. overall:
  42.   worst alloc time: 3.2 (us)
  43.   worst free time: 2.6 (us)
  44.   average of max. alloc times: 1.0 (us)
  45.   average of max. free times: 1.1 (us)
  46.   average alloc time: 0.6 (us)
  47.   average free time: 0.6 (us)
  48.   average overhead: 0.0%
  49.   average fragmentation: 36.1%
  51. [SEQUENTIAL ALLOC->FREE, RANDOM BLOCK SIZES] ON 'coreheap'
  53. sorted by: max alloc time
  54.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  55.      64k      113      512    0.5    0.6    2.6    1.8   11.7   96.5   +shuffle
  56.      32k      159      128    0.6    0.6    2.6    1.2   37.9    0.0
  57.     512k      127k       4    1.2    1.3    2.3    2.0    0.2    0.0   +shuffle
  58.     512k      228k       2    1.8    0.9    2.3    0.9   10.7    0.0   +shuffle
  59.   ... (32764 results following) ...
  61. sorted by: max free time
  62.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  63.    1024k        7    65536    0.5    0.5    1.5    2.6   56.2  100.0   +shuffle
  64.     512k       82k       6    0.6    1.2    0.6    2.6    2.9   33.3   +shuffle
  65.     512k       45     8192    0.5    0.5    2.0    2.3   29.7    0.0
  66.    1024k      479k       2    1.0    2.2    0.9    2.3    6.4    0.0   +shuffle
  67.   ... (32764 results following) ...
  69. sorted by: max overhead
  70.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  71.    1024k        7    65536    0.5    0.5    1.5    2.6   56.2  100.0   +shuffle
  72.    1024k      268     2048    0.5    0.6    2.0    0.9   47.7   95.4   +shuffle +hot
  73.    1024k      280     2048    0.6    0.6    2.0    0.9   45.3    0.0
  74.    1024k      666     1024    0.6    1.1    1.2    1.8   35.0   93.8   +shuffle
  75.   ... (32764 results following) ...
  77. sorted by: max fragmentation
  78.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  79.    1024k        2k     409    0.5    0.9    1.2    1.5    0.5   96.1   +shuffle
  80.    1024k        2k     409    0.5    0.6    0.9    1.2    2.3   96.6   +shuffle +hot
  81.    1024k        5k     186    0.5    0.6    0.6    2.0    1.7   94.6   +shuffle +hot
  82.    1024k        4k     227    0.5    0.6    1.2    2.0    2.5   94.7   +shuffle +hot
  83.   ... (32764 results following) ...
  85. overall:
  86.   worst alloc time: 2.6 (us)
  87.   worst free time: 2.6 (us)
  88.   average of max. alloc times: 0.7 (us)
  89.   average of max. free times: 0.9 (us)
  90.   average alloc time: 0.8 (us)
  91.   average free time: 0.7 (us)
  92.   average overhead: 13.8%
  93.   average fragmentation: 11.1%
复制代码
heapmem
  1. ===  running memory_heapmem ===
  2.      seq_heap_size=2048k
  3.      random_alloc_rounds=1024
  4.      pattern_heap_size=128k
  5.      pattern_check_rounds=128
  7. [SEQUENTIAL ALLOC->FREE, ^2 BLOCK SIZES] ON 'heapmem'
  9. HEAPSZ  test heap size
  10. BLOCKSZ tested block size
  11. NRBLKS  number of blocks allocatable in heap
  12. AVG-A   average time to allocate block (us)
  13. AVG-F   average time to free block (us)
  14. MAX-A   max time to allocate block (us)
  15. MAX-F   max time to free block (us)
  16. OVRH%   overhead
  17. FRAG%   external fragmentation
  18. FLAGS   +shuffle: randomized free
  19.         +hot: measure after initial alloc/free pass (hot heap)
  21. sorted by: max alloc time
  22.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  23.       8k       16      512    0.3    0.3    8.8    6.1    0.0    0.0
  24.    1024k       32    32768    0.3    0.3    2.9    2.0    0.0  100.0   +shuffle +hot
  25.    1024k      128     8192    0.4    0.4    2.3    1.2    0.0    0.0
  26.     512k       16    32768    0.3    0.3    2.3    1.5    0.0    0.0
  27.   ... (364 results following) ...
  29. sorted by: max free time
  30.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  31.       8k       16      512    0.3    0.3    8.8    6.1    0.0    0.0
  32.       8k       16      512    0.3    0.3    0.9    5.8    0.0   99.6   +shuffle
  33.    1024k       16    65536    0.3    0.3    2.0    3.8    0.0  100.0   +shuffle
  34.    1024k      128     8192    0.4    0.6    2.0    2.9    0.0   99.8   +shuffle
  35.   ... (364 results following) ...
  37. sorted by: max overhead
  38.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  39.       8k       16      512    0.3    0.3    8.8    6.1    0.0    0.0
  40.       8k       16      512    0.3    0.3    0.9    5.8    0.0   99.6   +shuffle
  41.    1024k       16    65536    0.3    0.3    2.0    3.8    0.0  100.0   +shuffle
  42.    1024k      128     8192    0.4    0.6    2.0    2.9    0.0   99.8   +shuffle
  43.   ... (364 results following) ...
  45. sorted by: max fragmentation
  46.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  47.    1024k       16    65536    0.3    0.3    2.0    3.8    0.0  100.0   +shuffle
  48.    1024k       16    65536    0.3    0.3    1.5    1.8    0.0  100.0   +shuffle +hot
  49.    1024k       32    32768    0.3    0.4    1.8    2.9    0.0  100.0   +shuffle
  50.    1024k       32    32768    0.3    0.3    2.9    2.0    0.0  100.0   +shuffle +hot
  51.   ... (364 results following) ...
  53. overall:
  54.   worst alloc time: 8.8 (us)
  55.   worst free time: 6.1 (us)
  56.   average of max. alloc times: 0.9 (us)
  57.   average of max. free times: 1.3 (us)
  58.   average alloc time: 0.4 (us)
  59.   average free time: 0.5 (us)
  60.   average overhead: 0.0%
  61.   average fragmentation: 40.1%
  63. [SEQUENTIAL ALLOC->FREE, RANDOM BLOCK SIZES] ON 'heapmem'
  65. HEAPSZ  test heap size
  66. BLOCKSZ tested block size
  67. NRBLKS  number of blocks allocatable in heap
  68. AVG-A   average time to allocate block (us)
  69. AVG-F   average time to free block (us)
  70. MAX-A   max time to allocate block (us)
  71. MAX-F   max time to free block (us)
  72. OVRH%   overhead
  73. FRAG%   external fragmentation
  74. FLAGS   +shuffle: randomized free
  75.         +hot: measure after initial alloc/free pass (hot heap)
  77. sorted by: max alloc time
  78.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  79.    1024k      290k       3    1.8    1.5    3.8    2.6   14.9    0.0   +shuffle
  80.     512k      107k       4    1.0    1.0    2.3    1.5   16.3   50.0   +shuffle
  81.     256k       25k       9    0.7    0.8    2.3    1.5   10.2   40.0   +shuffle
  82.    1024k      106k       9    0.7    1.1    2.3    2.3    6.7   40.0   +shuffle
  83.   ... (32764 results following) ...
  85. sorted by: max free time
  86.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  87.     512k      122k       4    0.7    1.6    0.6    3.2    4.6    0.0
  88.     512k        4    32768    0.3    0.3    1.8    2.9   75.0  100.0   +shuffle +hot
  89.     512k       48k      10    0.5    1.1    0.9    2.9    5.1   40.0   +shuffle
  90.     512k        5k      85    0.4    1.1    0.9    2.9    4.4   88.4   +shuffle
  91.   ... (32764 results following) ...
  93. sorted by: max overhead
  94.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  95.    1024k      542     1024    0.4    0.6    2.0    0.9   47.1   97.5   +shuffle +hot
  96.    1024k      612     1024    0.4    0.6    1.2    1.5   40.2    0.0
  97.     512k        4    32768    0.3    0.3    1.8    2.9   75.0  100.0   +shuffle +hot
  98.    1024k      678     1024    0.4    0.6    2.0    1.2   33.8   97.1   +shuffle +hot
  99.   ... (32764 results following) ...
  101. sorted by: max fragmentation
  102.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  103.    1024k        1k     682    0.4    0.7    0.9    1.8    0.4   97.1   +shuffle +hot
  104.    1024k        3k     256    0.4    1.3    0.9    1.8    0.2   95.3   +shuffle
  105.    1024k        3k     292    0.4    1.1    0.6    1.8    2.5   95.2   +shuffle
  106.    1024k        4k     227    0.4    0.7    0.9    1.2    3.0   93.9   +shuffle +hot
  107.   ... (32764 results following) ...
  109. overall:
  110.   worst alloc time: 3.8 (us)
  111.   worst free time: 3.2 (us)
  112.   average of max. alloc times: 0.7 (us)
  113.   average of max. free times: 1.1 (us)
  114.   average alloc time: 0.6 (us)
  115.   average free time: 0.8 (us)
  116.   average overhead: 13.9%
  117.   average fragmentation: 11.9%
复制代码
tlsf
  1. ===  running memory_tlsf ===
  2.      seq_heap_size=2048k
  3.      random_alloc_rounds=1024
  4.      pattern_heap_size=128k
  5.      pattern_check_rounds=128
  7. [SEQUENTIAL ALLOC->FREE, ^2 BLOCK SIZES] ON 'tlsf'
  9. HEAPSZ  test heap size
  10. BLOCKSZ tested block size
  11. NRBLKS  number of blocks allocatable in heap
  12. AVG-A   average time to allocate block (us)
  13. AVG-F   average time to free block (us)
  14. MAX-A   max time to allocate block (us)
  15. MAX-F   max time to free block (us)
  16. OVRH%   overhead
  17. FRAG%   external fragmentation
  18. FLAGS   +shuffle: randomized free
  19.         +hot: measure after initial alloc/free pass (hot heap)
  21. sorted by: max alloc time
  22.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  23.       8k       16      256    0.5    0.4   19.8    2.9   50.0    0.0
  24.    1024k       16    32768    0.4    0.4    4.1    2.9   50.0    0.0   +hot
  25.    1024k       32    21845    0.4    0.5    3.5    1.5   33.3   99.8   +shuffle
  26.     512k       64     6553    0.4    0.5    3.5    0.9   20.0    0.0
  27.   ... (364 results following) ...
  29. sorted by: max free time
  30.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  31.    1024k       16    32768    0.4    0.4    1.2    4.1   50.0    0.0
  32.       8k       16      256    0.5    0.4   19.8    2.9   50.0    0.0
  33.    1024k       16    32768    0.4    0.4    4.1    2.9   50.0    0.0   +hot
  34.    1024k       16    32768    0.4    0.5    0.9    2.3   50.0   99.9   +shuffle
  35.   ... (364 results following) ...
  37. sorted by: max overhead
  38.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  39.    1024k       16    32768    0.4    0.4    1.2    4.1   50.0    0.0
  40.    1024k       16    32768    0.4    0.4    4.1    2.9   50.0    0.0   +hot
  41.    1024k       16    32768    0.4    0.5    0.9    2.3   50.0   99.9   +shuffle
  42.    1024k       16    32768    0.4    0.4    2.0    1.5   50.0   99.9   +shuffle +hot
  43.   ... (364 results following) ...
  45. sorted by: max fragmentation
  46.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  47.    1024k        1k    1008    0.4    0.4    0.9    0.6    1.6   98.0   +shuffle +hot
  48.    1024k        1k    1008    0.4    0.4    1.2    0.9    1.6   97.8   +shuffle
  49.    1024k        2k     508    0.4    0.4    0.9    0.9    0.8   96.9   +shuffle
  50.    1024k      512     1985    0.4    0.4    1.8    0.9    3.1   98.9   +shuffle
  51.   ... (364 results following) ...
  53. overall:
  54.   worst alloc time: 19.8 (us)
  55.   worst free time: 4.1 (us)
  56.   average of max. alloc times: 1.0 (us)
  57.   average of max. free times: 0.8 (us)
  58.   average alloc time: 0.4 (us)
  59.   average free time: 0.4 (us)
  60.   average overhead: 14.9%
  61.   average fragmentation: 38.5%
  63. [SEQUENTIAL ALLOC->FREE, RANDOM BLOCK SIZES] ON 'tlsf'
  65. HEAPSZ  test heap size
  66. BLOCKSZ tested block size
  67. NRBLKS  number of blocks allocatable in heap
  68. AVG-A   average time to allocate block (us)
  69. AVG-F   average time to free block (us)
  70. MAX-A   max time to allocate block (us)
  71. MAX-F   max time to free block (us)
  72. OVRH%   overhead
  73. FRAG%   external fragmentation
  74. FLAGS   +shuffle: randomized free
  75.         +hot: measure after initial alloc/free pass (hot heap)
  77. sorted by: max alloc time
  78.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  79.      16k        3k       4    1.2    0.7    2.6    1.2    9.5    0.0
  80.    1024k      444k       2    1.8    0.7    2.3    0.9   13.2    0.0   +shuffle
  81.     512k        1k     360    0.4    0.4    2.3    2.0    1.9   97.2   +shuffle
  82.       8k        1k       7    0.8    0.4    2.3    0.6   11.7   25.0   +shuffle
  83.   ... (32764 results following) ...
  85. sorted by: max free time
  86.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  87.     256k      670      381    0.4    0.4    0.9    2.6    2.6    0.0
  88.     128k       16k       7    0.5    0.7    0.9    2.3   12.3   25.0   +shuffle +hot
  89.     512k        5k      90    0.4    0.4    1.2    2.0    3.2    0.0
  90.     256k      445      565    0.4    0.4    0.9    2.0    4.1   97.5   +shuffle
  91.   ... (32764 results following) ...
  93. sorted by: max overhead
  94.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  95.    1024k      504k       1    1.5    0.6    0.9    0.6   50.8    0.0
  96.    1024k      504k       1    1.8    0.6    0.9    0.6   50.8    0.0   +shuffle
  97.    1024k      504k       1    1.2    0.3    0.6    0.3   50.8    0.0   +shuffle +hot
  98.    1024k      504k       1    1.2    0.6    0.6    0.6   50.8    0.0
  99.   ... (32764 results following) ...
  101. sorted by: max fragmentation
  102.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  103.    1024k        1k     829    0.4    0.4    1.2    0.9    1.8   98.1   +shuffle
  104.    1024k        1k     809    0.4    0.4    0.9    2.0    2.1   97.8   +shuffle
  105.    1024k        1k     550    0.4    0.4    0.9    0.6    1.4   97.1   +shuffle +hot
  106.    1024k        1k     829    0.4    0.4    0.9    0.9    2.4   97.8   +shuffle
  107.   ... (32764 results following) ...
  109. overall:
  110.   worst alloc time: 2.6 (us)
  111.   worst free time: 2.6 (us)
  112.   average of max. alloc times: 0.8 (us)
  113.   average of max. free times: 0.6 (us)
  114.   average alloc time: 0.7 (us)
  115.   average free time: 0.5 (us)
  116.   average overhead: 12.7%
  117.   average fragmentation: 13.7%
复制代码
pshared

pshared用于进程间共享对象内存分配，由配置项--enable-pshared配置，和--with-localmem决定：

  • 如果配置了--enable-pshared=enable，则使用xnheap（即pshared）。
  • 如果配置了--enable-pshared=disable，则根据--with-localmem的配置选择：
    a. 如果--with-localmem=tlsf，则使用tlsf。
    b. 如果--with-localmem=heapmem，则使用heapmem。
    c.  如果未配置--with-localmem，则使用glibc malloc/free接口。
这里测试环境--enable-pshared=enable，所以其实际测试的是xnheap
  1. ===  running memory_pshared ===
  2.      seq_heap_size=2048k
  3.      random_alloc_rounds=1024
  4.      pattern_heap_size=128k
  5.      pattern_check_rounds=128
  7. [SEQUENTIAL ALLOC->FREE, ^2 BLOCK SIZES] ON 'pshared'
  9. sorted by: max alloc time
  10.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  11.    1024k       16    65536    0.3    0.4    3.5   38.5    0.0    0.0
  12.       8k       16      512    0.3    0.4    3.2   19.0    0.0    0.0
  13.    1024k        2k     512    0.4    0.6    2.0    1.2    0.0   96.9   +shuffle +hot
  14.    1024k        1k    1024    0.4    0.6    2.0    1.5    0.0   98.2   +shuffle +hot
  15.   ... (364 results following) ...
  17. sorted by: max free time
  18.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  19.    1024k       16    65536    0.3    0.4    3.5   38.5    0.0    0.0
  20.     512k       16    32768    0.3    0.4    1.2   36.5    0.0    0.0
  21.     256k       16    16384    0.3    0.4    1.5   26.5    0.0    0.0
  22.     128k       16     8192    0.3    0.4    0.9   19.8    0.0    0.0
  23.   ... (364 results following) ...
  25. sorted by: max overhead
  26.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  27.    1024k       16    65536    0.3    0.4    3.5   38.5    0.0    0.0
  28.     512k       16    32768    0.3    0.4    1.2   36.5    0.0    0.0
  29.     256k       16    16384    0.3    0.4    1.5   26.5    0.0    0.0
  30.     128k       16     8192    0.3    0.4    0.9   19.8    0.0    0.0
  31.   ... (364 results following) ...
  33. sorted by: max fragmentation
  34.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  35.    1024k       16    65536    0.3    0.4    2.0    4.1    0.0  100.0   +shuffle
  36.    1024k       16    65536    0.3    0.3    1.8    2.0    0.0  100.0   +shuffle +hot
  37.    1024k       32    32768    0.3    0.4    1.8    3.2    0.0  100.0   +shuffle
  38.    1024k       32    32768    0.3    0.3    2.0    1.8    0.0  100.0   +shuffle +hot
  39.   ... (364 results following) ...
  41. overall:
  42.   worst alloc time: 3.5 (us)
  43.   worst free time: 38.5 (us)
  44.   average of max. alloc times: 1.0 (us)
  45.   average of max. free times: 1.8 (us)
  46.   average alloc time: 0.4 (us)
  47.   average free time: 0.6 (us)
  48.   average overhead: 0.0%
  49.   average fragmentation: 39.4%
  51. [SEQUENTIAL ALLOC->FREE, RANDOM BLOCK SIZES] ON 'pshared'
  52. sorted by: max alloc time
  53.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  54.    1024k      139k       7    1.0    1.1    2.3    1.5    4.7   50.0   +shuffle
  55.    1024k       13k      75    0.5    0.8    2.3    1.5    3.5    0.0
  56.    1024k       76k      13    0.6    0.8    2.3    1.5    2.5    0.0
  57.    1024k      427k       2    1.8    1.5    2.3    1.8   16.5    0.0   +shuffle
  58.   ... (32764 results following) ...
  60. sorted by: max free time
  61.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  62.     512k       15    32768    0.3    0.3    0.9    3.5    6.2  100.0   +shuffle
  63.      64k       21k       2    1.2    2.3    0.9    3.2   33.3    0.0
  64.    1024k      333k       3    1.1    1.8    1.5    3.2    2.3    0.0
  65.      32k        5k       5    0.8    1.6    1.2    3.2   15.4    0.0
  66.   ... (32764 results following) ...
  68. sorted by: max overhead
  69.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  70.    1024k       82     8192    0.4    0.4    2.0    1.2   35.9    0.0   +hot
  71.    1024k      338     2048    0.4    0.7    2.0    1.5   34.0    0.0
  72.    1024k      341k       2    0.9    0.9    0.9    1.2   33.4    0.0   +hot
  73.    1024k      341k       2    1.0    1.0    0.9    1.2   33.4    0.0   +shuffle +hot
  74.   ... (32764 results following) ...
  76. sorted by: max fragmentation
  77.   HEAPSZ  BLOCKSZ   NRBLKS  AVG-A  AVG-F  MAX-A  MAX-F   OVRH%  FRAG%  FLAGS
  78.    1024k        1k     682    0.4    1.3    1.8    2.0    3.7   97.7   +shuffle
  79.    1024k        1k     682    0.4    0.7    0.9    1.5    4.5   97.7   +shuffle +hot
  80.    1024k        2k     409    0.4    0.7    0.9    1.5    3.5   96.1   +shuffle +hot
  81.    1024k        7k     128    0.4    0.7    1.5    1.2    0.4   92.2   +shuffle +hot
  82.   ... (32764 results following) ...
  84. overall:
  85.   worst alloc time: 2.3 (us)
  86.   worst free time: 3.5 (us)
  87.   average of max. alloc times: 0.8 (us)
  88.   average of max. free times: 1.2 (us)
  89.   average alloc time: 0.7 (us)
  90.   average free time: 0.9 (us)
  91.   average overhead: 13.9%
  92.   average fragmentation: 11.9%
复制代码
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搜娲瘠
6 天前

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