系统平台内存分配

1. 简介

本文对系统平台的内存分配进行简单介绍。

综合全文，Halley5 通常占用 86 MiB, Hippo 通常占用 182 MiB。

2. 系统内存

君正芯片通常使用内置 DDR，不同的芯片型号对应不同大小的内存，参考下表所示

2.1 镜像占用内存

通常情况下，OpenHarmony / LVGL 等 Linux 内核的操作系统镜像及其它必须内存会占用 10 MiB 左右，这一部分对于内存操作系统是不可见的。

此时启动内核进入文件系统 free 查看系统内存只能看到 (DDR总大小 - 10) ~= 可见内存总大小。

2.2 内核驱动占用内存

通常情况下，内核系统默认会加载许多驱动，如 nand、wifi 等驱动，这些驱动一般会占用 30 MiB 左右通用内存。

此时 free 查看系统可用内存为 (DDR总大小 - 10 - 30)。

2.3 应用及框架占用内存

通常情况下，应用启动完成后所依赖的框架及其他服务一般占用 30 MiB 左右通用内存，这个数值根据平台和应用的不同大约有 10 MiB 波动。

此时 free 查看系统可用内存为 (DDR总大小 - 10 - 30 - 30)。

3. 设备内存

根据开发板设计以及业务逻辑的不同，用户需要专门为 DPU、VPU、ISP 等硬件预留物理连续的设备内存，这一部分内存通常需要根据设备分辨率进行资源占用。

注意设备内存通常由对齐要求，实际预留内存时需要考虑每个缓冲 buffer 的对齐关系，额外预留一些对齐所需空间。

3.1 NPU

npu 模块目前在 uboot bootargs 中划分预留内存，大小为 48 MiB，系统启动后这部分内存不可见。

//device/ingenic/src/u-boot/include/configs/hippo.h
#define BOOTARGS_COMMON LINUX_LOGLEVEL " console=ttyS1,115200n8 mem=208M@0x0 nmem=48M@0xD000000 "

//其中 nmem 即表示 npu 预留内存

此时启动内核进入文件系统 free 查看系统内存只能看到 (DDR总大小 - 10 - 48) ~= 可见内存总大小。 此时 free 查看系统可用内存为 (DDR总大小 - 10 - 30 - 30 - 48)。

• 请注意芯片是否支持 NPU 模块

3.2 DPU

dpu 模块目前通过 dts 设备树文件和 kernel defconfig 共同控制设备预留内存大小，这部分内存占用的是通用内存。

//defconfig
CONFIG_FB_INGENIC_NR_FRAMES=3

//dts
ingenic,layer-frames
//以上两个参数控制预留内存个数，将取其中的最小值生效

内存计算公式: rgba format * fb_width * fb_height * fb_number (+ nv12 format * fb_width * fb_height * fb_number)。

以 OpenHarmony 平台 Halley5 为例，使用一层 rgba layer + 一层 nv12 layer，每层各预留 3 个缓冲 buffer， 则 DPU 内存为 128072043 + 12807201.53 ~= 16 MiB

此时 free 查看系统可用内存为 (DDR总大小 - 10 - 30 - 30 (- 48) - 16)。

3.3 ISP

isp 模块目前通过 dts 设备树文件预留内存大小，系统启动后这部分内存不可见。

//dts
reserved_memory: reserved_mem@0x8f00000{
    compatible = "shared-dma-pool";
    reg = <0x08f00000 0x4000000>;
};

//其中@0x8f00000 需要和 reg 第一个参数保持统一
//reg 第一个参数 = (DDR总大小 - 其他不可见预留大小 - reg第二个参数)，第二个参数表示要预留的内存大小
//更具体的参数含义可以查找网络资料 - "dma reserved-memory"

通常 isp 需要预留的内存计算公式为: nv12_format * cam_width * cam_height * 6。

以 OpenHarmony 平台 Halley5 为例，Camera 默认分辨率为 1920*1080，所以预留内存 ~= 18 MiB。

注意由于 isp 模块内部有一些额外的缓冲 buffer 开销，所以当 v4l2 接口申请内存失败时，请适当扩大 isp 预留内存 4 ~ 6 MiB。

此时 free 查看系统内存只能看到 (DDR总大小 - 10 - (48) - 18) ~= 可见内存总大小。 此时 free 查看系统可用内存为 (DDR总大小 - 10 - 30 - 30 (- 48) - 16 - 18)。

3.4 VPU

vpu 模块的申请方式和计算公式与 isp 模块相同，其中分辨率需要修改为支持的视频分辨率。

通常情况下，视频分辨率会等于屏幕分辨率或者屏幕窗口分辨率，所以预留内存 ~= 12 MiB。

此时 free 查看系统内存只能看到 (DDR总大小 - 10 - (48) - 18 - 12) ~= 可见内存总大小。 此时 free 查看系统可用内存为 (DDR总大小 - 10 - 30 - 30 (- 48) - 16 - 18 - 12)。

4. 内存优化

由于业务逻辑中 ISP 预留内存和 VPU 预留内存一般不会同时使用，且实际产品会去除内核中为调试预留的部分内存，通常能够节约 10 ~ 20 MiB 内存空间。