Memory Management

1. 고정 크기 slab: 128바이트 × 16개

K_MEM_SLAB_DEFINE(packet_slab, 128, 16, 4);

void *block;
if (k_mem_slab_alloc(&packet_slab, &block, K_NO_WAIT) == 0) {
        process_block(block);
        k_mem_slab_free(&packet_slab, block);
}

K_MEM_SLAB_DEFINE(packet_slab, 128, 16, 4)는 128바이트 블록 16개를 마련하고 정렬값으로 4를 요청한다. v3.7.0의 매크로는 정렬과 블록 크기를 WB_UP()으로 머신 워드 단위에 맞춘다. 따라서 실제 정렬은 64비트 환경에서 8바이트로 커질 수 있다. 이 예제의 블록 저장 공간은 2,048바이트이며 slab 객체의 관리 필드는 별도다. K_NO_WAIT 할당이 실패하면 처리 함수를 호출하지 않는다. 정의 매크로

공식 API에서 빈 slab에 K_NO_WAIT로 요청하면 -ENOMEM, 기다리다 시간이 끝나면 -EAGAIN이다. ISR에서 호출할 때는 K_NO_WAIT만 사용한다. 성공한 블록은 같은 slab에 반환해야 한다.

2. 스택 객체: 요청 크기와 전달 크기를 구분

K_THREAD_STACK_DEFINE(parser_stack, 2048);

k_thread_create(&parser_thread, parser_stack,
                K_THREAD_STACK_SIZEOF(parser_stack),
                parser_entry, NULL, NULL, NULL,
                7, 0, K_NO_WAIT);

K_THREAD_STACK_DEFINE가 만든 객체는 단순 char[2048]가 아니다. 아키텍처·userspace 설정에 따른 정렬, guard, 예약 공간이 붙을 수 있으므로 k_thread_create()에는 sizeof(parser_stack) 대신 K_THREAD_STACK_SIZEOF(parser_stack)를 전달한다.

3. 별도 heap: 할당 실패와 timeout

K_HEAP_DEFINE(app_heap, 4096);

void *buf = k_heap_alloc(&app_heap, len, K_MSEC(5));
if (buf != NULL) {
        k_heap_free(&app_heap, buf);
}

K_HEAP_DEFINE(app_heap, 4096)는 system heap과 다른 이름 붙은 heap이다. 내부 관리 공간이 필요하므로 4,096바이트 전부가 사용자 payload가 되는 것은 아니다. 이 예제의 K_MSEC(5)는 메모리가 풀릴 때까지 스레드가 대기할 수 있다는 뜻이다. ISR 호출이라면 timeout은 K_NO_WAIT여야 한다.

스택 객체에 sizeof를 바로 전달

sizeof(parser_stack)는 guard·예약 영역 때문에 생성 API가 요구하는 크기와 다를 수 있다. K_THREAD_STACK_SIZEOF(parser_stack)를 사용한다.

슬랩 고갈을 시스템 초기화 실패로 해석

slab 객체가 준비되어 있어도 16개가 동시에 점유되면 새 요청은 실패하거나 기다린다. 실패는 사용량·반환 지연과 먼저 연결해 본다.

heap에서 기다리는 timeout을 ISR에 사용

ISR의 slab/heap 할당은 K_NO_WAIT여야 한다. 대기가 필요한 작업은 스레드 문맥으로 넘긴다.

system heap과 이름 붙은 heap을 혼동

k_malloc()/k_free()와 k_heap_alloc()/k_heap_free()는 경로가 다르다. 포인터의 소유 heap과 해제 API를 함께 기록한다.

메모리 도메인을 할당자로 취급

partition은 user 모드 접근 권한을 기술한다. 블록을 새로 확보하거나 supervisor 접근을 제한한다는 뜻이 아니다.

부하가 몰릴 때 slab만 실패한다

성공·실패 호출 수와 동시에 점유한 블록 수를 기록한다. 16개 상한에 닿았는지, 소비자가 k_mem_slab_free()를 늦게 하거나 잊었는지 확인한다. 무턱대고 timeout을 늘리면 요청 지연만 늘 수 있다.

heap은 남아 보이는데 큰 요청이 NULL이다

총 free bytes만으로는 해당 크기의 연속 chunk가 있다는 뜻이 아니다. 요청 크기 분포, 해제 패턴, 동일 heap 사용 여부와 timeout을 함께 기록한다.

사용자 스레드에서만 접근 fault가 난다

주소가 유효해도 사용자 모드에서 접근이 허용된 영역인지는 별도로 확인해야 한다. 스레드 자신의 스택은 사용할 수 있으며, 같은 도메인의 다른 사용자 스택은 아키텍처와 CONFIG_MEM_DOMAIN_ISOLATED_STACKS 설정에 따라 공유되거나 격리된다. partition으로 추가한 영역은 범위·접근 속성과 스레드의 도메인 소속을 확인한다. 모든 RAM 접근에 별도 partition이 필요하다는 뜻은 아니다. 사용자 스택 접근 규칙