CMA内存分配技术对电视盒子有什么作用?

2016-07-07 16:42:45     作者:tiger      来源:原创

标签: CMA内存分配 电视盒子 内存分配器

小米盒子1GB增强版上市了,支持4K分辨率视频解码,同时拥有强悍的硬件配置与时尚外观,另外它还是业内首款搭载了CMA智能连续内存分配技术的网络电视机顶盒?看到这里,不少朋友要问了,什么是CMA内存分配技术,它有什么作用呢?对盒子的使用有什么样的影响?别急,下面我们就此问题做个解答。

小米盒子1GB增强版上市了,支持4K分辨率视频解码,同时拥有强悍的硬件配置与时尚外观,另外它还是业内首款搭载了CMA智能连续内存分配技术的网络电视机顶盒?看到这里,不少朋友要问了,什么是CMA内存分配技术,它有什么作用呢?对盒子的使用有什么样的影响?别急,下面我们就此问题做个解答。


什么是CMA内存分配技术
CMA(Contiguous Memory Allocator)是智能连续内存分配技术,是Linux Kernel内存管理系统的扩展,目的在于解决视频播放(特别对于4K视频)需要预留大量连续内存导致运行内存紧张的问题。

1、 简介

连续内存分配器(CMA - Contiguous Memory Allocator)是一个框架,允许建立一个平台无关的配置,用于连续内存的管理。然后,设备所需内存都根据该配置进行分配。


这个框架的主要作用不是分配内存,而是解析和管理内存配置,以及作为在设备驱动程序和可插拔的分配器之间的中间组件。因此,它是与任何内存分配方法和分配策略没有依赖关系的。


2、为什么需要?
在嵌入式设备中,很多设备都没有支持scatter-getter和IO map,都需要连续内存块的操作。如设备:摄像机,硬件视频解码器,编码器等。

这些设备往往需要较大的内存缓冲区(如:一个200万像素的高清帧摄像机,需要超过6M的内存),该kmalloc内存分配机制对于这么大的内存是没有效果的。

一些嵌入式设备对缓冲区有一些额外的要求,比如:在含有多个内存bank的设备中,要求只能在特定的bank中中分配内存;而还有一些要定内存边界对齐的缓存区。

近来,嵌入式设备有了较大的发展(特别是V4L领域),并且这些驱动都有自己的内存分配代码。它们众多的大多数都是采用bootmem分配方法。CMA框架企图采用统一的连续内存分配机制,并为这些设备驱动提供简单的API,而且是可以定制化和模块化的。


3、设计
CMA主要设计目标是提供一个可定制的模块化框架,并且是可以配置的,以适应个别系统的需要。配置指定的内存区域,然后将这些内存分配给制定的设备。这些内存区域可以共享给多个设备驱动,也可以专门分配一个。这是通过以下方式实现的:

1) CMA的核心不是处理内存分配和空闲空间管理。专用分配器是用来处理内存分配和空闲内存管理的。因此,如果现有的解决方案不符合给定的系统,那么可以开发一种新的算法,这种算饭可以很容易地插入到CMA框架中。

所提出的解决方案中包括一个最适算法(best-fit)的一个实现。

2)CMA允许运行时配置即将分配的内存区域。内存区域都是经由命令行给出的,所以可以很容易地改变它,而不需要重新编译内核。

每个地区都有自己的大小,对齐标准,起始地址(物理地址)和对应该内存区域的内存分配算法。

这意味着同一时刻可以有多中机制在运行,如果在一个平台上同时运行多个不同的设备,这些设备具有不同的存储器使用特性,那么局可以匹配最好的算法。

3)当设备请求内存时,设备必须“自我介绍”,即附带自己的信息以告知CMA。这样CMA可以知道谁分配内存。这允许系统架构师来指定哪个移动设备应该使用哪些存储区。

设备也可以指定一个“类”内存区域,这使得系统更容易配置,进而一个单一的设备可能使用来自不同内存区域的内存。例如,一个视频解码器驱动程序可能要分配一些共享的缓冲区,那么从第一个bank中分配一些,再从第二个bank中分配一些,可以获得尽可能高的内存吞吐量。

4、使用场景
虚构一个使用了CMA的系统,来观察一下其是如何使用和配置的。

有一个携带硬件视频解码器和摄像机的平台,每个设备在最坏的情况下可能需要20M的内存。在该系统中,这两个设备是不会同时使用的,并且内存是可能共享的。使用下面的两个命令行:

cma=r=20M cma_map=video,camera=r

第一个CMA指令是分配20M的内存,并且内存分配器是有效的;第二个表示,名称为“video”和“camera”的两个驱动从之前定义的内存区域中分配内存。

因为两者共享同一内存区域,相比于每个设备保留20M的内存区域,使得系统节省了20M的内存空进。

但是随着系统的发展和进化,平台上可能同时运行视频解码器和摄像机,那么20M的内存区域就不能满足需要了。那么可以通过命令快速解决:

cma=v=20M,c=20M cma_map=video=v;camera=c

从该解决方案中也可以看出CMA是如何为每一个设备分配所需的私有内存池的。

分配机制也能通过一种相似的方式进行替换。在测试中发现,当给定的内存区域大小为40M时,系统运行一段时间后,碎片会成为一个问题。因此,为了满足所需要求的缓存区大小,需要预留一个较大的缓存区。

但是不幸的是,你需要w设置一个新的分配算法——Neat Allocation Algorithm(简写na),这两个设备对于内存有30M的需求:

cma=r=30M:na cma_map=video,camera=r

从上述示例可以看出,当CMA提供的算法不满足要求时,如何配置自己的分配算法,而不需要修改CMA或重编内核。

传统盒子内存技术的作用
目前市场上支持4K超高清分辨率的产品,一般的做法都会预留部分内存出来,这部分预留的内存平时不用,只在播放4K超高清视频上使用。不过这样也会造成正常功能的内存减少,在负担大型任务时会影响流畅性。

CMA内存分配技术的作用
小米盒子1G增强版使用了优化后的CMA智能连续内存分配技术,平时会将为4K播放所预留的大块连续内存分配给其他程序使用,充分保证系统的流畅性,在播放4K视频时快速将内存分配给视频播放程序,也保证了4K播放的流畅性。

小米盒子1G增强版使用的是小米公司优化的CMA内存分配技术,使得小米盒子的内存使用更加有效率,完善了Linux内核的内存管理策略,在做好小米盒子产品的本身,也对Linux技术发展做出了很大贡献。

返回沙发首页  
沙发管家微信
扫描关注沙发管家微信 QQ群: 沙发网官方群 微博:

资讯评论

亲,你需要登录后才能进行评论喔!

还没有评论,快来抢沙发吧!

提示

相关文章推荐

热门设备安装方法 查看更多>>

最新设备

智能电视 / 盒子评测

安装指南

应用

热门专题