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OS内存管理(记录)

OS内存管理(记录)

作者: rhc2008 | 来源:发表于2021-07-18 11:09 被阅读0次

    内存空间的分配与回收

    连续分配管理方式

    • 内部碎片,分配给某进程的内存区域中,如果有些部分没有用上。
    • 外部碎片,是指内存中的某些空闲分区由于太小而难以利用。
      动态分区分配又称为可变分区分配。这种分配方式不会预先划分内存分区,而是在进程装入内存时,根据进程的大小动态地建立分区,并使分区的大小正好适合进程的需要。因此系统分区的大小和数目是可变的。
      动态分区分配没有内部碎片,但是有外部碎片。
      可以通过紧凑(拼凑,Compaction) 技术来解决外部碎片。但是系统消耗非常的大。

    单一连续分配
    在单一连续分配方式中,内存被分为系统区和用户区。系统区通常位于内存的低地址部分,用于存放操作系统相关数据;用户区用于存放用户进程相关数据。内存中只能有一道用户程序,用户程序独占整个用户区空间。
    优点:实现简单;无外部碎片;可以采用覆盖技术扩充内存;不一定需要采取内存保护(eg: 早期的PC操作系统MS-DOS)。
    缺点:只能用于单用户、单任务的操作系统中;有内部碎片;存储器利用率极低。

    固定分区分配
    20世纪60年代出现了支持多道程序的系统,为了能在内存中装入多道程序,且这些程序之间又不会相互干扰,于是将整个用户空间划分为若千个固定大小的分区,在每个分区中只装入一道作业,这样就形成了最早的、最简单的一种可运行多道程序的内存管理方式。
    分区大小不等:增加了灵活性,可以满足不同大小的进程需求。根据常在系统中运行的作业大小情况进行划分(比如:划分多个小分区、适量中等分区、少量大分区)
    操作系统需要建立一个数据结构-----分区说明表,来实现各个分区的分配与回收。每个表项对应一个分区,通常按分区大小排列。每个表项包括对应分区的大小、起始地址、状态(是否已分配)。
    优点:
    实现简单,无外部碎片。
    缺点:
    a. 当用户程序太大时,可能所有的分区都不能满足需求,此时不得不采用覆盖技术来解决,但这又会降低性能;
    b. 会产生内部碎片,内存利用率低。
    动态分区分配

    动态分区分配又称为可变分区分配。这种分配方式不会预先划分内存分区,而是在进程装入内存时,根据进程的大小动态地建立分区,并使分区的大小正好适合进程的需要。因此系统分区的大小和数目是可变的。

    动态分区分配放置算法
    把一个新作业装入内存时,须按照一定的动态分区分配算法,从空闲分区表(或空闲分区链)中选出一个分区分配给该作业。

    Best-fit algorithm
    算法思想:由于动态分区分配是- -种连续分配方式,为各进程分配的空间必须是连续的一整片区域。因此为了保证当大进程到来时能有连续的大片空间,可以尽可能多地留下大片的空闲区,即,优先使用更小的空闲区。
    如何实现:空闲分区按容量递增次序链接。每次分配内存时顺序查找空闲分区链( 或空闲分区表),找到大小能满足要求的第一个空闲分区。

    Next-fit algorithm
    算法思想:首次适应算法每次都从链头开始查找的。这可能会导致低地址部分出现很多小的空闲分区,而每次分配查找时,都要经过这些分区,因此也增加了查找的开销。如果每次都从上次查找结束的位置开始检索,就能解决上述问题。
    如何实现:空闲分区以地址递增的顺序排列(可排成一个循环链表)。每次分配内存时从上次查找结束的位置开始查找空闲分区链(或空闲分区表),找到大小能满足要求的第一个空闲分区。
    首次适应算法每次都要从头查找,每次都需要检索低地址的小分区。但是这种规则也决定了当低地址部分有更小的分区可以满足需求时,会更有可能用到低地址部分的小分区,也会更有可能把高地址部分的大分区保留下来(最佳适应算法的优点)
    邻近适应算法的规则可能会导致无论低地址、高地址部分的空闲分区都有相同的概率被使用,也就导致了高地址部分的大分区更可能被使用,划分为小分区,最后导致无大分区可用(最大适应算法的缺点)

    Worst-fit algorithm
    算法思想:为了解决最佳适应算法的问题—即留下太多难以利用的小碎片,可以在每次分配时优先使用最大的连续空闲区,这样分配后剩余的空闲区就不会太小,更方便使用。
    如何实现:空闲分区按容量递减次序链接。每次分配内存时顺序查找空闲分区链(或空闲分区表),找到大小能满足要求的第-一个空闲分区。
    缺点:每次都选最大的分区进行分配,虽然可以让分配后留下的空闲区更大,更可用,但是这种方式会导致较大的连续空闲区被迅速用完。如果之后有大进程到达,就没有内存分区可用了。

    分配与回收的时间
    回收的四种情况
    回收区之后有相邻的空闲分区
    回收区之前有相邻的空闲分区
    回收区前、后都有相邻的空闲分区
    回收区前、后都没有相邻的空闲分区

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