41、【OS】【Nuttx】【OSTest】内存监控：堆空间申请
背景
接之前 blog
39、【OS】【Nuttx】【OSTest】内存监控：用户堆成员）
40、【OS】【Nuttx】【OSTest】内存监控：用户堆内存函数）
分析了用户堆的相关成员，以及用户堆的相关内存函数，接下来继续看用户内存的初始化
用户堆空间申请
用户堆内存初始化之前，会先申请堆空间，这里 heap_start 是指针，up_allocate_heap 传入指针的地址进入，可获取到指向申请到的堆空间地址
SIM
在 sim 环境上，可看到准备申请的堆空间大小为 64 MB
sim 环境上分配空间的函数如下，这里有两个关键点：mmap 函数，host_uninterruptible
mmap
这里思考个问题：用户堆内存分配为什么不用 malloc，而是用 mmap？先来看看二者的区别：
- malloc：
1、标准库函数，主要用于动态分配小块或中等大小内存，通过系统调用（如 sbrk 或 mmap）来扩展堆空间，并管理这些内存块以供程序使用；
2、管理多个小块内存，通常从堆空间中分配内存，并且可以处理频繁的分配和释放操作；
3、控制选项较少，主要是分配和释放内存，无法直接设置内存区域的保护属性（如读、写、执行权限）
4、分配的内存是堆管理器分配的，需要维护复杂的内存分配，释放记录，可能会导致堆碎片问题，且频繁的分配和释放操作会导致较高的资源开销，适用于大多数需要动态分配内存的场景，尤其是分配较小的内存块 - mmap：
1、系统调用，在虚拟地址空间中创建新的内存映射，主要用于文件映射、共享内存和匿名内存映射等高级内存管理任务（这里用的就是匿名内存映射，分配纯粹的虚拟内存），可以将文件内容映射到内存中，或创建不与任何文件关联的大块内存区域
2、适合分配较大的连续内存块，且分配的内存块通常是页面对齐的（通常是4KB），适合需要长期持有或较少变更的内存区域
3、提供控制选项指定内存区域的保护属性（如 PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_EXEC），可以选择是否与其他任务共享内存（如 MAP_SHARED 或 MAP_PRIVATE），或是进行匿名操作（如 MAP_AON）
4、直接在虚拟地址空间中创建一个新的内存映射区域，不依赖于堆管理器，
申请大块连续内存效率高，开销低，适合高级内存管理任务，如文件映射，共享内存
这里准备申请的堆空间是 64M，属于大块连续内存，当然 mmap 更合适
host_uninterruptible
该宏作用为屏蔽中断，这里其实有疑问，mmap 作为系统调用，操作系统内核会处理相关的同步和保护机制，以确保其正确性和安全性，在这里添加中断屏蔽是否属于画蛇添足？
来看下提交记录，两年前，有位 L 兄弟增加了中断屏蔽（后续又有老哥将其封装成了宏格式），之前一直是没有中断屏蔽的，直接用 mmap，不过其提交记录只有寥寥两句话 sim/mem: don’t let siwtch out when operated the host mem，也没有贴出更多详细信息，所以这里是否有必要添加中断屏蔽，值得商榷。
总而言之，sim 环境不是研究重点，更多应该是研究嵌入式环境下的内存分配，下面以 arm 为例，看下内存申请如何进行
arm common
来看下在 arm 中，其弱函数的定义，有几个关键点：link time 和 SRAM，这意味着可分配的堆空间大小，是在链接时确定的，并且分配在 sram 上，而不是 dram，因为 Nuttx 专为资源受限的嵌入式系统设计，从这一点就能看出来。
来看其弱函数的实现，有几个关键点：
- g_idle_topstack：堆的起始地址，等会儿分析
- 如果定义了 CONFIG_MM_KERNEL_HEAP，用户堆的起始地址需往上偏移 CONFIG_MM_KERNEL_HEAPSIZE，可参考上篇 blog 40、【OS】【Nuttx】【OSTest】内存监控：用户堆内存函数
- heao_size：极限终点为 CONFIG_RAM_END，可见堆空间大小也是预先配置好的，程序运行时分配的堆空间不能超过配置值
g_idle_toptask 的定义如下，该定义描述了在 arm 中内存的结构分布
结构分布如下：
堆的位置在 g_top_stack 的上面，那栈的位置呢？当然是 g_top_stack 的下面，所以栈越界会怎么样？会将堆空间的内容给踩掉，造成程序的未定义行为。此处可对比之前 blog 22、【OS】【Nuttx】【最小系统】任务创建 里面 SIM 环境中关于栈空间的分配
这篇就讲到这里，下篇继续