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论操作系统的内存分配方式

在多道程序当中,如果要让我们的程序运行,必须先创建进程。而创建进程的第一步便是要将程序和对应的数据装入内存。把用户的源程序变成可执行的程序要经历 编译 - 链接 - 装入 三个过程。

作者:百里香来源:自我修炼秘籍|2018-08-09 16:12

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在多道程序当中,如果要让我们的程序运行,必须先创建进程。而创建进程的第一步便是要将程序和对应的数据装入内存。把用户的源程序变成可执行的程序要经历 编译 - 链接 - 装入 三个过程。

此刻我要说的就是最后的一个步骤,如何为一个用户程序分配相应的内存空间。

第一种:单一连续分配方式

适用于单用户、单任务的操作系统。没什么好讲的。

第二种:固定分区分配

此种分配方式把内存空间分为固定大小的区域,每个分区允许一个作业被装入。分区大小可以不相同。通常会建立一张分区使用表来记录每个分区的起始地址、分区大小、状态。没有足够大的分区则拒绝分配内存。此种分配方式是最早的多道程序的存储管理方式。

缺点:限制了进程的数目,内存空间利用率比较低。

第三种:动态分区分配

此种方式涉及到相应的数据结构(分区表、分区链),分区分配算法和回收操作。

分区分配算法有:首次适应算法 ( 以链表结构为例,下同。从链首开始顺序查找,找到一个符合条件的分区即可进行相应的分配,没有符合条件的则分配失败 ) 、循环首次适应算法(从上一次符合条件的分区进行循环查找 ) 、最佳适应算法(首先需要把空闲分区链表按容量排序 [ 排序的目的是为了加速查找,否则就要遍历整个链表 ] ,然后从链首进行顺序查找 ) 、最坏适应算法( 选择最大的空闲分区,然后进行分配 ) 、快速适应算法 ( 分类搜索算法,采取分区表加上相同类别管理的链表进行记录,仅需根据进程的长度,即可分配相应的内存空间 )。

回收内存的方式:只要回收空间与空闲分区相邻接,那么仅需与空闲分区合并即可;否则,需为回收区单独建立一项新的表,然后把回收区的首地址插入到空闲链中相应的位置。

缺点:相应分配的算法比较复杂,回收空间需要合并分区,系统开销大。

第四种:伙伴系统

规定:已分配区间或空闲区间的大小均为2的k次幂。

具体:当进程需要一个长度为n的空间时,需要计算一个i值,使得2的i-1次方小于n,2的i次方大于等于n。然后根据计算结果,得到空闲分区链表中查找大小为2的i次方的空闲分区,如果不存在这样的分区,则将2的i+1次方化成两个2的i次方的空闲分区,以此类推,总有符合的空闲分区。回收与分配空间的方式恰好相反。

第五种:哈希算法

在分类搜索算法的基础上,利用哈希快速查找的优点,快速到查找相同容量类别的链表,实现最佳的分配策略。

第六种:可重定位分区分配

此种算法考虑到的情况是:有很多内存碎片。对于一个进程来说,没有任何一个碎片能够满足进程所需的容量要求,但是碎片的容量总和能够满足一个或者多个进程的容量要求。

解决方案:①把内存中的所有作业全部移动,让他们紧凑在一起,这样内存碎片便集中在一起了。(需要对移动的程序地址进行修改才行)

分区分配算法:与动态分区分配算法类似,不过多了“紧凑”的操作。

第七种:对换

将占用内存却没有干什么事情的进程给放到对换区(外存分为文件区和对换区)。

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