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Última Actualización:
28 de Junio de 1.996 - Viernes
Dadas las características de este Proyecto Fin de Carrera, en especial su funcionamiento mediante interrupciones, resulta imprescindible utilizar un módulo de gestión de memoria diseñado con determinados requisitos en mente:
La unidad básica de trabajo del sistema de gestión de memoria es el MBUF (búffer de memoria). Cada vez que un proceso solicita un bloque de memoria se devuelve un puntero a una estructura MBUF, que hace el papel de descriptor. En esa estructura se almacenan diversas informaciones relativas al bloque al cual corresponde, algunas accesibles y modificables por el proceso propietario y otras privadas al propio módulo de gestión de memoria.
La utilidad de dichas estructuras consiste en posibilitar la compartición de bloques de memoria entre diferentes procesos, el permitir encadenar bloques de memoria para -por ejemplo- concatenar cabeceras, y el facilitar la fragmentación de los datagramas entrantes en sus cabeceras correspondientes.
Cada MBUF define un bloque de memoria asignado. Ese bloque puede,
a su vez, estar asignado a otros procesos (compartición de
memoria) y formar parte de una cadena de estructuras MBUF que
definen una entidad lógica. Ejemplo de ello es un datagrama
compuesto por sus datos y las diversas cabeceras asociadas. Los
MBUF, internamente, referencian a sus bloques de memoria mediante
un puntero y una longitud. Juntos especifican una sección de
memoria accesible a través de cada MBUF. Es muy importante señalar
que es posible modificar ambos valores (puntero y longitud)
siempre y cuando el nuevo rango accesible esté incluido en el
antiguo. Es decir, siempre y cuando se mantenga la coherencia del
nuevo MBUF así obtenido. Esta facilidad se utiliza intensivamente
en todos los procesos para eliminar la necesidad de copias de
memoria en la gestión de cabeceras.
Interfaz
El acceso a este módulo se realiza mediante llamadas a procedimientos y funciones que se ejecutan dentro del contexto del proceso actual. La unidad básica de trabajo es el MBUF (búffer de memoria), definido como una estructura con los siguientes campos:
struct mbuf {
puint8 datos;
uint16 longitud;
struct mbuf POINTER siguiente;
};
El campo "datos" apunta al bloque referenciado por el MBUF. "longitud" indica el número de bytes accesibles utilizando este MBUF. Por último "siguiente" es un puntero a la siguiente estructura MBUF perteneciente a la misma entidad lógica (puede ser NULL). Los campos "datos" y "longitud" pueden modificarse libremente siempre que se verifique que:
datos.viejo <= datos.nuevo < datos.viejo+longitud.viejo datos.nuevo+longitud.nuevo <= datos.viejo+longitud.viejo
Las condiciones anteriores garantizan que el nuevo segmento de memoria está completamente comprendido dentro del antiguo.
Por razones de comodidad se ha definido el tipo "pmbuf" como un puntero a una estructura MBUF.
Las rutinas disponibles son:
void mem_init(uint32 mem);
Esta rutina debe ejecutarse al arrancar el programa. Sirve para inicializar el módulo de gestión de memoria. No debería invocarse más de una vez a lo largo de toda la ejecución. El parámetro indica la cantidad de memoria a utilizar, en bytes.
void mem_end(void);
Esta rutina debe invocarse al finalizar el programa, para liberar la memoria reservada inicialmente.
pmbuf mem_bloc_aloc(void);
Esta rutina devuelve un puntero a una estructura MBUF. El bloque de memoria solicitado será nuevo, es decir, no compartido por ningún otro proceso, hasta que se indique lo contrario.
void mem_bloc_free(pmbuf m);
Esta rutina permite liberar un bloque de memoria, esté o no compartido por otros procesos. Si el bloque es compartido se retrasa la liberación hasta que se purgan todas sus referencias. Sólo se liberará este bloque, aunque éste pertenezca a una cadena MBUF.
void mem_free(pmbuf m);
Rutina equivalente a la anterior, pero que libera toda una cadena MBUF. Si se trata de un bloque aislado ambas llamadas son idénticas.
pmbuf mem_bloc_share(pmbuf m);
Esta llamada devuelve un puntero a una nueva estructura MBUF que que comparte la memoria con el MBUF indicado como parámetro. El nuevo MBUF no formará parte de una cadena sea cual sea el MBUF original.
pmbuf mem_share(pmbuf m);
Esta llamada permite crear una cadena compartida de bloques
MBUF.
Implementación
La memoria indicada mediante "mem_init" se divide en bloques de
tamaño MEM_BLOQUE (por defecto 1024 bytes). Todos los bloques
asignados tienen este tamaño. No es posible solicitar tamaños
diferentes, a menos que se utilice una librería extra (ver, por
ejemplo, "memoria_temporal" en la librería común). Es posible, no
obstante, modificar el tamaño del bloque a gestionar mediante la
modificación de los campos correspondientes de las estructuras
MBUF, siempre sujetos a las restricciones indicadas con
anterioridad.
Cuando dos o más MBUF hacen referencia al mismo bloque de memoria
éste permanece asignado hasta que todos los punteros a él han sido
dados de baja. En la implementación actual un bloque sólo puede
ser compartido, como máximo, por 255 MBUF's diferentes. Un intento
de superar dicho límite supone un error fatal en tiempo de
ejecución.
Dado que los datos de las estructuras MBUF pueden ser modificadas
de forma dinámica por los diferentes procesos, el módulo de
gestión de memoria mantiene internamente un puntero a la tabla de
compartición de bloques. De esta forma se puede seguir la pista a
todos los bloques asignados y compartidos aunque estos cambien de
tamaño y dirección.
Si no hay suficiente memoria para satisfacer una petición, se
produce un error fatal en tiempo de ejecución.
Bibliografía
[LABCD] Laboratorio de Comunicación de Datos
Curso 94-95. Vigo, 16 de Marzo de 1.995
Alvaro Manuel Gómez Vieites
Carlos Gabieiro Martínez
Jose Cadavid Jáuregui
Jesús Cea Avión
[LABCD-MEM] Laboratorio de Comunicación de Datos
Curso 94-95. Vigo, 16 de Marzo de 1.995
Módulo de Gestión de Memoria
Alvaro Manuel Gómez Vieites
Carlos Gabieiro Martínez
Jose Cadavid Jáuregui
Jesús Cea Avión
[POWERNET] Proyecto PowerNet
Jesús Cea Avión
Implementación de multitarea cooperativa en lenguaje C
11 de Abril de 1.990
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