第四章 2內(nèi)存空間管理

?連續(xù)分配存儲(chǔ)管理方式:?jiǎn)我贿B續(xù)分配笋轨;固定分區(qū)分配穿扳;動(dòng)態(tài)分區(qū)分配怀泊;動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配。

(1)單一連續(xù)分配

內(nèi)存分為系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)兩部分:

系統(tǒng)區(qū):僅提供給OS使用民鼓,通常放在內(nèi)存低址部分薇芝。

用戶區(qū):除系統(tǒng)區(qū)以外的全部?jī)?nèi)存空間,提供給用戶使用丰嘉。

最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)管理方式夯到,只能用于單用戶、單任務(wù)的操作系統(tǒng)中饮亏。

優(yōu)點(diǎn):易于管理耍贾。

缺點(diǎn):對(duì)要求內(nèi)存空間少的程序,造成內(nèi)存浪費(fèi)路幸;程序全部裝入荐开,很少使用的程序部分也占用內(nèi)存。

(2)固定分區(qū)分配

把內(nèi)存分為一些大小相等或不等的分區(qū)(partition)简肴,每個(gè)應(yīng)用進(jìn)程占用一個(gè)分區(qū)晃听。操作系統(tǒng)占用其中一個(gè)分區(qū)。

提高:支持多個(gè)程序并發(fā)執(zhí)行砰识,適用于多道程序系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)能扒。最早的多道程序存儲(chǔ)管理方式。

固定分區(qū)分配的具體實(shí)現(xiàn):1)如何劃分分區(qū)大斜枥恰初斑;2)需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);3)分配回收操作

1)如何劃分分區(qū)大信虼Α:

分區(qū)大小相等:只適合于多個(gè)相同程序的并發(fā)執(zhí)行(處理多個(gè)類型相同的對(duì)象)见秤。缺乏靈活性。

分區(qū)大小不等:多個(gè)小分區(qū)真椿、適量的中等分區(qū)秦叛、少量的大分區(qū)。根據(jù)程序的大小瀑粥,分配當(dāng)前空閑的、適當(dāng)大小的分區(qū)三圆。

2)需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

建立一記錄相關(guān)信息的分區(qū)表(或分區(qū)鏈表)狞换,表項(xiàng)有:| 起始位置 | 大小 | 狀態(tài) |

分區(qū)表中避咆,表項(xiàng)值隨著內(nèi)存的分配和釋放而動(dòng)態(tài)改變。


3)程序分配內(nèi)存的過程:

也可將分區(qū)表分為兩個(gè)表格:空閑分區(qū)表/占用分區(qū)表修噪。從而減小每個(gè)表格長(zhǎng)度查库。

檢索算法:空閑分區(qū)表可能按不同分配算法采用不同方式對(duì)表項(xiàng)排序(將分區(qū)按大小排隊(duì)或按分區(qū)地址高低排序)。

過程:檢索空閑分區(qū)表黄琼;找出一個(gè)滿足要求且尚未分配的分區(qū)樊销,分配給請(qǐng)求程序;若未找到大小足夠的分區(qū)脏款,則拒絕為該用戶程序分配內(nèi)存围苫。

固定分配的不足:內(nèi)碎片(一個(gè)分區(qū)內(nèi)的剩余空間)造成浪費(fèi);分區(qū)總數(shù)固定撤师,限制并發(fā)執(zhí)行的程序數(shù)目剂府。


(3)動(dòng)態(tài)分區(qū)分配

分區(qū)的大小不固定:在裝入程序時(shí)根據(jù)進(jìn)程實(shí)際需要,動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存空間剃盾,即——需要多少劃分多少腺占。

空閑分區(qū)表項(xiàng):從1項(xiàng)到n項(xiàng): 內(nèi)存會(huì)從初始的一個(gè)大分區(qū)不斷被劃分、回收從而形成內(nèi)存中的多個(gè)分區(qū)痒谴。

動(dòng)態(tài)分區(qū)分配優(yōu)點(diǎn):并發(fā)進(jìn)程數(shù)沒有固定數(shù)的限制衰伯,不產(chǎn)生內(nèi)碎片。

缺點(diǎn):有外碎片(分區(qū)間無法利用的空間)

具體實(shí)現(xiàn):1)分區(qū)分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)积蔚;2)分區(qū)分配算法意鲸;3)分區(qū)分配操作

1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

①空閑分區(qū)表:

?記錄每個(gè)空閑分區(qū)的情況。

?每個(gè)空閑分區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)表目库倘,包括分區(qū)序號(hào)临扮、分區(qū)始址及分區(qū)的大小等數(shù)據(jù)項(xiàng)。

②空閑分區(qū)鏈:

?每個(gè)分區(qū)的起始部分教翩,設(shè)置用于控制分區(qū)分配的信息杆勇,及用于鏈接各分區(qū)的前向指針;

?分區(qū)尾部則設(shè)置一后向指針饱亿,在分區(qū)末尾重復(fù)設(shè)置狀態(tài)位和分區(qū)大小表目方便檢索蚜退。

2)分區(qū)分配算法

動(dòng)態(tài)分區(qū)方式,分區(qū)多彪笼、大小差異各不相同钻注,此時(shí)把一個(gè)新作業(yè)裝入內(nèi)存,更需選擇一個(gè)合適的分配算法配猫,從空閑分區(qū)表/鏈中選出一合適分區(qū)幅恋。

①首次適應(yīng)算法FF;②循環(huán)首次適應(yīng)算法泵肄;③最佳適應(yīng)算法捆交;④最差適應(yīng)算法淑翼;⑤快速適應(yīng)算法

①首次適應(yīng)算法FF

1.空閑分區(qū)排序:以地址遞增的次序鏈接。

2.檢索:分配內(nèi)存時(shí)品追,從鏈?zhǔn)组_始順序查找直至找到一個(gè)大小能滿足要求的空閑分區(qū)玄括;

3.分配:從該分區(qū)中劃出一塊作業(yè)要求大小的內(nèi)存空間分配給請(qǐng)求者,余下的空閑分區(qū)大小改變?nèi)粤粼诳臻e鏈中肉瓦。

若從頭到尾檢索不到滿足要求的分區(qū)則分配失敗

優(yōu)點(diǎn):優(yōu)先利用內(nèi)存低址部分遭京,保留了高地址部分的大空閑區(qū);

缺點(diǎn):但低址部分不斷劃分泞莉,會(huì)產(chǎn)生較多小碎片哪雕;而且每次查找從低址部分開始,會(huì)逐漸增加查找開銷戒财。

②循環(huán)首次適應(yīng)算法

1.空閑分區(qū)排序:按地址

2.檢索:從上次找到的空閑分區(qū)的下一個(gè)空閑分區(qū)開始查找热监,直到找到一個(gè)能滿足要求的空閑分區(qū)。為實(shí)現(xiàn)算法饮寞,需要:

設(shè)置一個(gè)起始查尋指針孝扛,采用循環(huán)查找方式

3.分配:分出需要的大小

優(yōu)點(diǎn):空閑分區(qū)分布均勻,減少查找開銷

缺點(diǎn):缺乏大的空閑分區(qū)

③最佳適應(yīng)算法

1.空閑分區(qū)排序:所有空閑分區(qū)按容量從小到大排序成空閑分區(qū)表或鏈幽崩。

2.檢索:從表或鏈的頭開始苦始,找到的第一個(gè)滿足的就分配

3.分配:分出需要的大小

?缺點(diǎn):每次找到最合適大小的分區(qū)割下的空閑區(qū)也總是最小,會(huì)產(chǎn)生許多難以利用的小空閑區(qū)(外碎片)

④最差適應(yīng)算法/最壞匹配法(worst-fit):基本不留下小空閑分區(qū)慌申,但會(huì)出現(xiàn)缺乏較大的空閑分區(qū)的情況陌选。

⑤快速適應(yīng)算法

根據(jù)進(jìn)程常用空間大小進(jìn)行劃分,相同大小的串成一個(gè)鏈蹄溉,需管理多個(gè)各種不同大小的分區(qū)的鏈表咨油。進(jìn)程需要時(shí),從最接近大小需求的鏈中摘一個(gè)分區(qū)柒爵。類似的:伙伴算法

能快速找到合適分區(qū)役电,但鏈表信息會(huì)很多;實(shí)際上是空間換時(shí)間棉胀。


(4)動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配——有緊湊功能的動(dòng)態(tài)分區(qū)分配

用戶程序在內(nèi)存中移動(dòng)法瑟,將空閑空間緊湊起來提高空間利用率。但必然需要地址變化唁奢,增加“重定位”工作霎挟。

地址變換過程是在程序執(zhí)行過程期間(相對(duì)地址與重定位寄存器中的地址相加),隨著對(duì)每條指令的訪問自動(dòng)進(jìn)行麻掸,稱為動(dòng)態(tài)重定位酥夭。

動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配算法與動(dòng)態(tài)分區(qū)分配算法基本相同拯欧,差別在于增加了緊湊的功能珍剑。

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