(八)存储模型

程序装载到内存才可以运行。通常，程序以可执行文件格式保存在磁盘上。
每个进程有自己的地址空间。一个进程执行时不能访问另一个进程的地址空间，进程不能执行不适合的操作。
进程中的地址不是最终的物理地址，因为进程运行之前，要将进程地址空间加载到物理内存中的合适位置，不能确定进程被加载到内存的什么地方，故在进程运行前无法计算出物理地址，所以需要地址重定位的支持。

地址重定位relocation

1. 逻辑地址(相对地址、虚拟地址)
   用户程序经编译、汇编后形成目标代码，目标代码通常采用相对地址的形式，其首地址为0，其余地址都相对于首地址而编址。
   不能用逻辑地址在内存中读取信息。
2. 物理地址(绝对地址，实地址)
   内存中存储单元的地址，可直接寻址

为保证CPU执行指令时可正确访问内存单元，需要将用户程序中的逻辑地址转换为运行时可由机器直接寻址的物理地址，这一过程称为地址重定位。

静态重定位：
当用户程序加载到内存时，一次性实现逻辑地址到物理地址的转换。(一般可以由软件完成)
动态重定位：
在进程执行过程中进行地址变换。即逐条指令执行时完成地址转换。(需要硬件部件支持)

物理内存

1. 空闲内存管理
   数据结构：

• 位图：每个分配单元对应于位图中的一位，0表示空闲，1表示占用
• 空闲区表、已分配区表：表中每一项记录了空闲区(或已分配区)的起始地址、长度、标志
• 空闲块链表

2. 内存分配算法

• 首次适配 first fit
  在空闲区表中找到第一个满足进程要求的空闲区
• 下次适配 next fit
  从上次找到的空闲区处接着查找
• 最佳适配 best fit
  查找整个空闲区表，找到能够那么组进程要求的最小空闲区
• 最差适配 worst fit
  总是分配满足进程要求的最大空闲区

将该空闲区分为两部分，一部分供进程使用，另一部分形成新的空闲区。
内存回收算法：当某一块归还后，前后空闲空间合并，修改内存空闲区表。

伙伴系统 buddy system

伙伴系统是Linux底层内存管理采用的一种特殊的"分离适配"算法，是一种经典的内存分配方案。
主要思想就是一次分配一个合适的区域大小，而减少内存区域的浪费。

基本内存管理方案

1. 整个进程进入内存中的一片连续区域

• 单一连续区
  一段时间内只有一个进程在内存。简单，内存利用率低。
• 固定分区
• 可变分区
  根据进程的需要，把内存空闲空间分割出一个分区，分配给该进程剩余部分成为新的空闲分区。(外碎片导致内存利用率下降)

2. 一个进程进入内存中若干片不连续的区域

• 页式
  通过 页表 来记录进程的地址空间和内存空间的对应关系
• 段式
  以段为单位进行分配，每段在内存中占据连续空间，但各段之间可以不相邻。有一个段表，存放在内存。
• 段页式
  用户进程：先按段划分，每一段再按页面划分。
  内存划分：同页式存储管理方案
  每一段有一张页表，一个进程有多个页表。