El asignador de memoria de peso ultraligero mejora el rendimiento para IoT y sistemas integrados

Los sistemas integrados como los dispositivos de Internet de las cosas (IoT) y las computadoras de una sola placa poseen memoria limitada y potencia de procesamiento, lo que requiere la gestión efectiva de estas limitaciones. Esto hace que Linux, una plataforma flexible y rentable, sea mejorada para sistemas integrados. De hecho, los sistemas operativos basados ​​en Linux, incluidos Ubuntu Core, Raspberry Pi OS, Balenaos y OpenWRT, se usan comúnmente para una amplia variedad de dispositivos integrados. Sin embargo, Ptmalloc, su asignador de memoria predeterminado, a menudo no puede satisfacer las necesidades de todas las aplicaciones.

Si bien los expertos han propuesto alternativas como Jemalloc, TCMalloc y Mimalloc para mejorar el manejo de la memoria, estos asignadores de memoria dinámicos de uso general sufren un consumo de memoria pesada, grandes tamaños de biblioteca, complejidad y eventual degradación del rendimiento. Esto resalta el requisito urgente de nuevas opciones livianas.

Al abordar este problema para reducir la complejidad y optimizar el rendimiento, los investigadores dirigidos por el Dr. Hwajung Kim, profesor asistente de ingeniería de convergencia de TIC inteligente en la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl (Seoultech), República de Corea, han desarrollado LWMalloc, un alocador de memoria dinámico ligero y de alto rendimiento específicamente diseñado para entornos recursos reclutados. Sus hallazgos novedosos fueron publicados en el IEEE Internet of Things Journal el 15 de junio de 2025.

LWMALLOC se basa en una estructura de datos liviana y posee una política de fusión diferida y pequeñas fragmentos dedicados para la optimización de la asignación de memoria. Su estructura de datos ayuda a reducir la sobrecarga de metadatos para la implementación compacta y eficiente.

En particular, la política de DC pospone las operaciones redundantes hasta la asignación, reduciendo así la sobrecarga de ejecución y manteniendo la eficiencia, así como los tiempos de respuesta baja. Además, los pequeños grupos de fragmentos dedicados segregan pequeñas solicitudes de memoria comunes en los patrones de asignación dinámica en grupos de tamaño fijo, facilitando su o (1) —La complejidad del tiempo constante-asignación.

Los investigadores demostraron la superioridad de LWMalloc a través de extensas aplicaciones experimentales del mundo real en Raspberry Pi Zero W, Raspberry Pi 4 y Jetson Orin Nano.

«Nuestra propuesta supera a PTMALLOC, el asignador predeterminado en Linux, alcanzando hasta un 53% de tiempo de ejecución más rápido y un uso de memoria de memoria 23% más bajo. Con una implementación compacta de solo 530 líneas de código y un tamaño de 20 kb, significativamente menor que las 4838 líneas de Ptmalloc y las líneas de 116 kB, logra un equilibrio efectivo entre el rendimiento y el momento de la memoria de PTMALLOC, lo que hace que la memoria sea de manera alta para la memoria de PTMALLOC, lo que hace que la memoria sea de acuerdo con la memoria de un rendimiento. entornos «, comenta el Dr. Kim.

LWMalloc puede beneficiar a cualquier sistema integrado o IoT que funcione bajo estrictos restricciones de memoria y rendimiento. Estos incluyen electrónica de consumo, como televisores inteligentes, cajas establecidas, electrodomésticos, dispositivos móviles y portátiles, sistemas automotrices con restricciones en tiempo real, así como nodos de computación de borde que manejan IA o cargas de trabajo de procesamiento de datos.

A largo plazo, los asignadores de memoria eficientes como LWMalloc pueden extender la vida útil del dispositivo, reducir el consumo de energía y permitir que las aplicaciones más complejas se ejecuten en hardware de baja potencia.

Según el Dr. Kim, «esto podría hacer que las características de alto rendimiento sean accesibles en dispositivos de consumo asequibles, reduzcan los desechos electrónicos y mejoren la capacidad de respuesta y la confiabilidad de los sistemas integrados cotidianos. Además, a medida que la informática de IoT y Edge continúa expandiéndose, dichos asignadores livianos serán críticos para garantizar la escalabilidad y la sostenibilidad de los dispositivos conectados en todo el mundo».