freeRTOS源码中内存管理的方案

freeRTOS源码中提供了五种内存管理的方案，可以说是很方便了。实际需要使用哪一种，可以根据自己项目的需要进行选择，都是可以的。

那这五种不同的内存管理方式都有哪些差异呢？按照官方给出的说明，这五种内存管理的特点分别如下：

1、内存管理方式 1（heap_1.c）

heap_1 动态内存管理方式是五种动态内存管理方式中最简单的，这种方式的动态内存管理一旦申请 了相应内存后，是不允许被释放的。

尽管如此，这种方式的动态内存管理还是可以满足许多的嵌入式项目的， 因为有些嵌入式产品在系统启动阶段就明确了任务创建、事件标志组、信号量、消息队列等资源的使用情况， 而且这些资源是整个运行过程中都要一直使用的，并不打算释放或者丢弃，所以也就不需要释放内存。

FreeRTOS 的 动态内存可以申请的大小范围可以在 FreeRTOSConfig.h 文件中进行了定义：

#define configTOTAL_HEAP_SIZE   ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) //单位字节

这个宏其实是规定了操作系统的堆栈空间的总大小，动态申请的内存大小是不能操作这个这个值的。

我们可以通过函数 xPortGetFreeHeapSize 就能获得 FreeRTOS 动态内存的剩余情况，进而可以根据剩余情况优化 动态内存的大小。

heap_1 方式的动态内存管理有以下特点：

1）项目不需要删除任务、信号量、消息队列等已经创建的资源。

2）所申请的动态内存的时间是固定的，并且不会产生内存碎片。

3）是一种静态内存分配方案，因为申请的内存是不会被释放掉。

2、内存管理方式 2（heap_2.c）

heap_2 动态内存管理利用了自适应算法，并且支持内存释放， 但是不支持内存碎片整理。

FreeRTOS 的 动态内存可以申请的大小范围可以在 FreeRTOSConfig.h 文件中进行了定义：

#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) //单位字节

通过函数 xPortGetFreeHeapSize 能获得 FreeRTOS 动态内存的剩余，可以根据剩余情况优化动态内存的大小。

heap_2 方 式的内存管理有以下特点：

1）在不考虑内存碎片的情况下，这种方式支持重复的任务、信号量、事件标志组、软件定时器等内部资源 的创建和删除。因为不使用的资源是支持释放的，所以可以让内存资源得到反复的使用！

2）如果申请和释放的动态内存大小是随机的，不建议采用这种动态内存管理方式。

3）项目中需要重复的创建和删除任务，如果每次创建需要动态内存大小相同，那么 heap_2 比 较适合，但每次创建需要动态内存大小不同，那么方式 heap_2 就不合适了，因为容易产生内存 碎片，内存碎片过多的话会导致无法申请出一个大的内存块出来。

4）项目中需要重复的创建和删除消息队列，也会出现类似上面的情况。

5）直接的调用函数 pvPortMalloc() 和 vPortFree() 也容易出现内存碎片。如果按一定顺序的申请和释放，基本没有内存碎片的，而不按顺序的随机申请和释放容易产生内存碎片。

6）如果随机的创建和删除任务、消息队列、事件标志组、信号量等内部资源也容易出现内存碎片。

3、 内存管理方式 3（heap_3.c）

这种方式实现的内存管理是对编译器提供的 malloc 和 free 函数进行了封装，保证是线程安全的。

FreeRTOS 的动态内存大小在 FreeRTOSConfig.h 文件中进行了定义：

#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) //单位字节

heap_3 方式的内存管理有以下特点：

1）需要编译器提供 malloc 和 free 函数。

2）不具有时间确定性，即申请动态内存的时间不是固定的。

3）增加 RTOS 内核的代码量。

另外要特别注意一点，这种方式的动态内存申请和释放不是用的 FreeRTOSConfig.h 文件中定义的heap空间大小，而是用的编译器设置的heap空间大小。

4、内存管理方式 4（heap_4.c）

heap_4 动态内存管理利用了最适应算法，且支持内存碎片的回 收并将其整理为一个大的内存块。

FreeRTOS 的动态内存大小在 FreeRTOSConfig.h 文件中进行了定义：

#define configTOTAL_HEAP_SIZE ( ( size_t ) ( 30 * 1024 ) ) //单位字节

heap_4 同时支持将动态内存设置在指定的 RAM 空间位置。

通过函数 xPortGetFreeHeapSize 就能获得 FreeRTOS 动态内存的剩余。

使用函数 xPortGetMinimumEverFreeHeapSize 能够获取从系统启 动到当前时刻的动态内存最小剩余。

heap_4 方式的 内存管理有以下特点：

1）可以用于需要重复的创建和删除任务、信号量、事件标志组、软件定时器等资源的项目中。

2）调用 pvPortMalloc() 和 vPortFree()，即使每次申请的内存大小都不同，也不会产 生很多的内存碎片。

3）申请动态内存的时间不是确定的。

5、 内存管理方式 5 （heap_5.c）

如果希望申请的空间可以采用不连续的内存区，比希望可以将内存定义在内部 SRAM 中的某一部分，或者外部 SRAM 的一部分，就可以采用 heap_5 动态内存管理 方式。

heap_5 内存管理通过函数 vPortDefineHeapRegions 进行初始化的，即在创建任 务 FreeRTOS 的内部资源前要优先调用这个函数 vPortDefineHeapRegions，否则是无法通过函数 pvPortMalloc 申请到动态内存的。

6、这五种内存申请方式的比较

有关五种动态内存管理方式简单总结如下：

1）heap_1.c：五种方式里面最简单的，但是申请的内存不允许释放。

2）heap_2.c：支持动态内存的申请和释放，但是不支持内存碎片的处理，无法将碎片内存合并成一个大的内存块。

3）heap_3.c：将编译器自带的 malloc 和 free 函数进行简单的封装，以支持线程安全，即支持多任务调 用。

4）heap_4.c：支持动态内存的申请和释放，支持内存碎片处理，支持将动态内存设置在个固定的地址（内部或者外部 RAM）。

5）heap_5.c：在 heap_4.c 的基础上支持将动态内存设置在不连续的区域上。

其实大多数项目中使用的都是 heap_4.c 这种内存的管理方式，这种方式支持动态内存的申请和释放，支持内存碎片处理，还支持将动态内存设置在个固定的地址，对大多数的项目都有很高的满足性，基本上都能够适配上了！

五种方式不分优劣吧，看自己的项目的需求，合适才是最好的！！！