在高级应用程序中管理 RAM 使用情况的最佳做法

项目
11/05/2024

重要

这是 Azure Sphere（旧版）文档。 Azure Sphere（旧版）将于 2027 年 9 月 27 日停用，用户此时必须迁移到 Azure Sphere（集成）。 使用位于 TOC 上方的版本选择器查看 Azure Sphere（集成）文档。

尽管 Azure Sphere OS 使用 Linux 内核作为基础，但请务必记住，你仍在为具有重大 RAM 约束的嵌入式设备编写应用程序。应用良好的嵌入式编程做法有助于创建可靠的 Azure Sphere 应用程序。

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若要获取应用程序的准确 RAM 使用情况信息，请务必在不调试的情况下运行应用。在调试器下运行应用将导致 RAM 使用率膨胀，因为调试服务器消耗的 RAM 将包含在报告的 RAM 使用情况统计信息中。有关在附加设备上运行的应用程序的内存统计信息的详细信息，请参阅高级应用程序中的内存使用。

下面是一些要遵循的最佳做法：

预先分配内存（理想情况下是静态的），并尽可能将其分配给应用程序的生存期。这将大大增加应用程序的 RAM 使用率的确定性，并降低内存占用风险，并在应用程序的生存期内增加和碎片化。
当绝对需要动态分配时：
- 尝试最大程度地减少应用程序执行的堆内存分配和解除分配的频率，以降低堆内存碎片的风险，例如，利用区块分配/内存池技术。
- 查看堆栈页，并尽可能包装调用malloc()memset()以强制页面提交。这有助于确保如果分配导致应用程序超过其 RAM 限制，OS 将立即且可预测地终止它。等待访问分配的页面将带来延迟内存不足崩溃的风险，这更难重现和诊断。
- 在开发模式下启用堆内存分配跟踪。
避免在开发模式下使用 Log_Debug 大型字符串并删除这些调用（例如，使用一个 #ifdef）。 Log_Debug 导致分配临时缓冲区，从而导致在与大型字符串一起使用时 RAM 使用率突然突发。
尽可能使用 EventLoop API 执行定期异步任务（例如与外围设备交互），而不是创建线程。创建线程会导致 Linux 内核分配分配给应用程序的其他内存。这可以减少应用的确定性，因为它会增加 OS 计划程序在多个不同操作之间切换的概率，这些操作可能会导致应用程序超出其 RAM 限制。许多 Azure Sphere 示例应用程序（如 GPIO_HighLevelApp）演示如何使用 EventLoop。
避免对可以在运行时重新计算的值过早使用内存缓存。
使用 libcurl 时：
- 使用 libcurl 时调整最大套接字缓冲区大小。 Azure Sphere OS 将分配属于应用程序的 RAM 使用情况的套接字缓冲区。减少这些缓冲区大小可能是减少应用程序的 RAM 占用情况的好方法。请注意，使套接字缓冲区太小将对 libcurl 的性能产生不利影响。相反，调整方案的最大缓冲区大小：
```
    static int sockopt_callback(void* clientp, curl_socket_t curlfd, curlsocktype purpose)
    {
        int size = /*specify max buffer sizes here (in bytes)*/
        int size_size = sizeof(size);
        setsockopt(curlfd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &size, &size_size);
        setsockopt(curlfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &size, &size_size);
        return CURL_SOCKOPT_OK;
    }

    // Place the following along with other calls to curl_easy_setopt
    curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_SOCKOPTFUNCTION, &sockopt_callback);
```
  请参阅 CURLOPT_SOCKOPTFUNCTION libcurl 文档。
  - 可以优化更高级别 CURLOPT_BUFFERSIZE 和 CURLOPT_UPLOAD_BUFFERSIZE 参数。
  - Libcurl 还支持通过使用curl_global_init_mem和传入回调函数来替代其内部内存函数，例如malloc、freerealloc、strdup和calloc。此功能使你能够跟踪动态分配，甚至更改行为。例如，可以提前分配内存池，然后使用这些回调从该池分配 libcurl 内存。这可以是设置防护措施和增加应用程序的确定性的有效技术。有关如何使用这些回调的详细信息，请参阅 curl_global_init_mem libcurl 文档。
    
    注意
    
    此回调机制不包括 libcurl 导致的所有内存分配，仅涵盖 libcurl 本身直接进行的内存分配。具体而言，下面狼SSL进行的分配没有跟踪。

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