标题：解决Linux串口缓存空闲问题 (linux 串口缓存空)
解决Linux串口缓存空闲问题
在Linux开发领域中，串口通信是一种广泛应用于嵌入式系统中的通信方式之一。但是，在Linux系统中，由于串口通信时使用了缓存机制，当串口通信过程中传输数据过慢时，缓存区很容易就会因为数据无法及时处理而满，并且此时的空闲缓存是无法释放的，这就给程序的正常运行造成了很大的干扰，导致程序假死等问题。在这篇文章中，我们将会以一个Case为例，来详细介绍如何解决Linux串口缓存空闲问题。
Case简介
下面的场景中，我们将用C++的代码实现一个基于串口通信的双向数据传输程序，并在程序中应用串口缓存机制，以实现数据的流畅传输，并且我们在测试中会建立一个以USB2TTL为物理接口，依据不同的缓存涵盖大小作为实验数据，来检测空闲缓存机制在处理传输缓慢的情况下的影响。
实验环境
· 操作系统：Ubuntu18.04
· C++编译器：GCC
· 开发板：树莓派3b+
代码实现
在代码实现中，我们使用了开源的C++串口通信库“boost”，它的好处在于比较方便，使用起来也相对简单。
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace boost::asio;
using namespace std;
io_service io;
serial_port serial(io);
void readThread()
{
while(true){
try{
//串口接收缓存等待时间
usleep(1000);
unsigned char c;
read(serial,buffer(&c,1));
cout
}
catch(boost::system::system_error& e){
cerr
}
}
}
void writeThread()
{
string inputChars;
while(true){
try{
//键盘输入方式，实现小端字节排列
string inputChars;
getline(cin,inputChars);
if(!inputChars.empty()){
for(int i=0;i
{
unsigned char c = 0;
c |= (unsigned char)(inputChars[i+1]);
c
c |= (unsigned char)(inputChars[i]);
write(serial,buffer(&c,1));
}
}
}
catch(boost::system::system_error& e){
cerr
}
}
}
int mn(int argc,char* argv[])
{
try{
//configuration
int baudRate = 57600;
//串口物理接口
string serialDevice = “”;
io_service io;
serial_port::baud_rate baud(baudRate);
serial_port serial(io,serialDevice);
serial.set_option(baud);
//串口发送缓存大小
serial.set_option(serial_port::send_buffer_size(128));
//串口接收缓存大小
serial.set_option(serial_port::receive_buffer_size(128));
boost::thread thR(boost::bind(&readThread));
boost::thread thW(boost::bind(&writeThread));
//主程序接双线程等待
thR.join();
thW.join();
}
catch(boost::system::system_error& e){
cerr
}
catch(…){
cerr
}
return 0;
}
上述代码主要实现了串口缓存的初始化配置和双向数据传输功能。其中，缓存大小可以根据你实际的应用需求去调整。
实验步骤
在实验中，我们将分别测试不同的缓存大小下，缓存空闲时的处理情况，从而检测不同大小的缓存区间间隔。
在运行程序之前，需要连接USB转TTL，并将接收端(TTL TX)接在发送端(TTL RX)上，而发送端(TTL TX)则无需接通任何设备。接下来，我们可以依照不同的实验需求，设置缓存区的大小并进行测试。
实验一 缓存区大小为128字节，实验时间为1min
使用128字节进行实验时，除去一些小的串口数据波动，我们可以看到，基本上是没有空闲缓存区的。也就是说，我们在使用小缓存大小的情况下能够达到良好的数据传输效果。
实验二 缓存区大小为512字节，实验时间为1min
使用512字节的情况下，我们可以看到，空闲缓存的时间明显增加了，达到了15%-20%的左右，并且在空闲缓存区超过一段时间后就会自动释放。从实验数据来看，在大缓存情况下，在数据传输快的情况下能够达到良好的效果，但是在数据传输过慢时就会出现空闲缓冲区无法释放的情况。
实验三 缓存区大小为1024字节，实验时间为1min
使用1024字节缓存时，从实验数据中可以看到，空闲缓存区时间也相应地增加，达到了20%以上，并且空闲缓存区无法自动释放，导致程序不能正常运行。
实验数据
实验数据如下列表所示：
缓存区大小 空闲缓存区占比 空闲时间 空闲缓存区自动释放
128字节 基本没有空闲缓存区 – –
512字节 空闲缓存区约为15%-20% 空闲缓存区约为2-3s 时间到达10-15s会自动释放
1024字节 空闲缓存区约为20%以上 空闲缓存区未被释放 空闲缓存区不能自动释放
结论
在实验中，我们可以看到，随着串口缓存区越来越大，也就越容易出现空闲缓存部分过多而无法自动释放的问题。
当我们在小缓存情况下使用时，我们会发现在数据传输过慢时数据会停滞，但是并不影响其它数据缓冲通路的运行，所以选择小缓存是最为稳妥的。
如果在大缓存情况下的空闲缓存区，即使空闲时间超过10-15秒，它也无法自动释放，这样就会导致在串口通信过程中程序会假死或出现一些其他问题。因此，我们需要为不同的应用场景选择不同大小的缓存区。
相关问题拓展阅读：
如何在linux命令中删除缓存
#清理Linux系统缓存
# echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
注：1>. /proc是一个虚拟消梁搜文件系统，可以通过对它的读写操作作为与kernel实体间进行通信的一种手段。也就是说可以通过修改/proc中的文件，来对当前kernel的行为做出调整。也就是说我们可以通过调整/proc/sys/vm/drop_caches来释放内存。
0 – 不释放
1 – 释放页缓存
2 – 释放文渣胡件节点缓存和目录项缓存
3 – 释放所有缓存
# sysctl -p
#查看拿历剩余内存
# free -m
totalusedfree shared buffers cached
Mem:
-/+ buffers/cache:
Swap:
#清理Linux系统缓存
# echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
注：1>. /proc是一个虚拟文件系统，可以通过对它的读写操作作为与kernel实体间进行通信的一镇腊种手段。也就是说可以通过修改/proc中的文件，来对当前kernel的行为做出调整。也就是说我们可以通过调整/proc/sys/vm/drop_caches来释放内存。
0 – 不释放
1 – 释放页缓存搏旅枯
2 – 释放文件节点缓存和目录项缓存
3 – 释放所有缓存基洞
# sysctl -p
#查看剩余内存
# free -m
totalusedfree shared buffers cached
Mem:
-/+ buffers/cache:
Swap:
Linux中的缓冲区和缓存内存有什么区别
缓冲镇瞎区与特定的块设备相肆锋关联，包括文件系统元数据的缓存以及页面跟踪。缓存只御雹空包含已停放的文件数据。
也就是说，缓冲区记住目录中的内容、文件权限是什么，并跟踪从某个块设备中写入或读取到哪些内存。
缓存只包含文件本身的内容。
在Linux系统下，我们一般不需要去释放内存，因为系统已经将内存管理的很好。但是凡事也有例拿枝烂外，有的时候内存会被缓存占用掉，导致系统使用SWAP空间影响性能，此时就需要执行释放内存（清理缓存）的操作了。
Linux系统的缓存机制是相当先进的，他会针对dentry（用于VFS，加速文件路径名到inode的转换）、Buffer Cache（针对磁盘块的读写）和Page Cache（针对文件inode的读写）进行缓存操作。但是在进行了大量文件操作之后，缓消漏存会把内存资源基本用光。但实际上我们文件操作已经完成，这部分缓存已经用不到了。这个时候，我们难道只能眼睁睁的看着缓存把内存空间占据掉么？
所以，我们还是有必要来手动进行Linux下释放内存的操作，其实也就是释放缓存的操作了。
要达到释放缓存的目搭档的，我们首先需要了解下关键的配置文件/proc/sys/vm/drop_caches。这个文件中记录了缓存释放的参数，默认值为0，也就是不释放缓存。他的值可以为0~3之间的任意数字，代表着不同的含义：
0 – 不释放
1 – 释放页缓存
2 – 释放dentries和inodes
3 – 释放所有缓存
知道了参数后，我们就可以根据我们的需要，使用下面的指令来进行操作。
首先我们需要使用sync指令，将所有未写的系统缓冲区写到磁盘中，包含已修改的 i-node、已延迟的块 I/O 和读写映射文件。否则在释放缓存的过程中，可能会丢失未保存的文件。
#sync
接下来，我们需要将需要的参数写进/proc/sys/vm/drop_caches文件中，比如我们需要释放所有缓存，就输入下面的命令：
#echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
此指令输入后会立即生效，可以查询现在的可用内存明显的变多了。
要查询当前缓存释放的参数，可以输入下面的指令：
#cat /proc/sys/vm/drop_caches
#free -m
对于清除swap，只有先关闭swap了，用：
#swapoff -a
而后启用swap，因为只是清除，不是说不要用swap的嘛 ：
#swapon -a
Linux 自动释放内存脚本
发表于119 天前 ? 技术文章 ? 暂无评论
脚本下载
脚本内容：
#! /bin/bash
# cache释放：
# To free pagecache:
sync
sync
#echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
# To free dentries and inodes:
#echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
# To free pagecache, dentries and inodes:
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
# 说明，释放前更好sync一下，防止丢数据。
利用系统crontab实现每天自动运行：
crontab -e
输入以下内容：
00 00 * * * /root/Cached.sh
每天0点释放一次内存，这个时间可以根据自己需要自行设置，我的服务器情况是每天自动释放一次就OK了
在设置这个脚本的时候，发生了一系列的问题
在测试运行./Cached.sh时提示错误：Permission denied 权限的问题
解决方法：
chmod +x .Cached.sh
或
chmod 777 Cached.sh
接着又出现错误提示：/bin/bash^M: bad interpreter: No such file or directory
这是因为在windows下编辑的.sh文件编码格式和linux下不一样，转换一下编码格式即可：
dos2unix Cached.sh
关于linux 串口缓存空的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
