嵌入式系统ZXR10缓冲区管理研究与实现

摘要

随着信息化技术的发展和数字化产品的普及，以计算机技术、芯片技术和软件技术为核心的嵌入式系统成为当前研究和应用的热点。在通信行业中，嵌入式系统在路由器和交换机等通信设备中得到了广泛的应用。大多数嵌入式系统都是基于现有的嵌入式操作系统内核所作的开发，内存管理成为嵌入式系统开发的关键问题之一。在生产实践中最常见的内存管理问题有：内存泄漏、内存碎片、内存保护以及发生内存方面的故障时无法得到有效的内存信息而无法定位故障等。 针对嵌入式系统管理中存在的内存管理问题，嵌入式系统ZXR10中采用了平台化的缓冲区管理机制来保证内存使用的安全、可靠和高效率。嵌入式系统ZXR10是中兴通讯自主研发的路由器和交换机等通信设备的支撑软件系统。嵌入式系统ZXR10中缓冲区管理的目标是有效地管理嵌入式操作系统的内存区域、为操作系统上层用户提供内存申请和释放的函数接口、提供可以查看内存分配情况的函数、提供内存保护功能、提供内存泄漏检查功能等。本人的主要工作是： 一、设计了嵌入式系统ZXR10的体系结构，体系结构包括协议层、系统控制模块、操作维护模块和基于VxWorks内核的缓冲区管理模块等。 二、分析和研究了VxWorks的内存管理机制，对VxWorks的内存管理机制进行了改进并移到嵌入式系统ZXR10中，使得内存管理更加适用于路由器和交换机等通信设备支撑软件的开发与运行。 三、引入了嵌入式系统ZXR10的缓冲区管理模块，对嵌入式系统的内存区域重新划分为固定大小内存块、堆冉存区域、快速内存分配队列。通过添加时间戳的方式来避免内存泄漏；固定大小内存块有效地减少了内存碎片；在堆内存块头添加隔离字节来保护内存被非法改写；快速内存分配队列能够满足协议等一次需要大块内存的需求；针对不同的内存类型设计了内存信息查看函数。 四、设计了每种类型的缓冲区的数据结构和相关核心函数接口，实现了嵌入式系统ZXR10的缓冲区管理模块。并针对它设计实现了测试用例，在中兴系列路由器和交换机中进行了详细的测试，效果显著。 嵌入式系统ZXR10缓冲区管理模块的设计、实现和测试已经完成，并在中兴系列路由器和交换机等产品中开始运行，提高了产品的研发效率和经济效益。

目录

文摘

英文文摘

西北工业大学业学位论文知识产权声明书及原创性声明

第一章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2相关工作现状

1.3课题背景及来源

1.4本人的主要工作以及论文的组织结构

第二章ZXR10嵌入式系统整体体系结构

2.1嵌入式系统

2.1.1嵌入式系统及其特征

2.1.2实时系统简介

2.1.3实时操作系统概述

2.1.4实时嵌入式系统软件

2.2系统体系结构

2.2.1系统总体结构框图

2.2.2子系统概述

2.3体系结构概述

第三章ZXR10内存管理技术机制研究

3.1嵌入式系统内存管理技术

3.1.1内存管理技术

3.1.2嵌入式内存管理技术的特点

3.1.3嵌入式内存管理的特定需求

3.2 VxWorks内存管理机制分析

3.2.1 VxWorks内存管理机制

3.2.2 VxWorks用户内存管理机制

3.2.3 VxWorks内存分配方式存在的问题

第四章ZXR10缓冲区管理的设计

4.1通信系统对缓冲区管理的需求

4.2缓冲区管理方案分析

4.2.1嵌入式系统开发平台缓冲区管理方案

4.2.2通讯基站系统中缓冲区管理方案

4.2.3方案比较

4.3缓冲区管理的设计

4.3.1内存的划分

4.3.2公共数据结构设计

4.3.3系统处理流程

4.3.4模块说明

4.3.5开发和运行环境

4.3.6可靠性设计

4.4设计评估

第五章ZXR10缓冲区管理的实现

5.1全局变量说明

5.2函数接口定义

5.3部分函数主要实现代码

第六章ZXR10缓冲区管理的测试

6.1测试配置

6.2测试规程

6.2.1功能测试

6.2.2性能测试

6.2.3兼容性测试

6.3测试报告

6.3.1测试结果说明

6.3.2测试结果评估

第七章结束语

参考文献

发表论文和参与科研工作情况

发表论文情况

参与科研工作情况

致谢

附录