【系统架构师修炼之道】（18）：操作系统基础知识——分区存储管理

存储管理的概念

逻辑地址：用户程序经编译后，每个目标模块以0为基地址进行的顺序编址，它不是主存中的真实地址，是相对基地址而言的。

物理地址：主存中各存储单元的地址，从统一的基地址进行的顺序编制，是主存中的真实地址，可以寻址并实际存在，物理地址又称绝对地址

存储空间：是地址的集合。

分区存储管理

固定分区存储管理

预先把可分配的主存储器空间分割成若干个连续区域，每个区域的大小可以相同，也可以不同，存储管理需设置一张“主存分配表”，例如：

当标志位为0 的时候代表没有被占用，如果某一个分区分配给一个作业后，则在状态标志栏里填上占用该分区的作业名。

特点： 存储空间利用率不高，但是分配简单

可变分区存储管理

根据作业的大小来划分分区，要装入一个作业时，根据作业的需要的主存量查看主存中是否有足够的空间，按需分配，分区的个数也是随机，可以避免空间浪费，但是管理起来，稍微复杂。

具体过程：
当一个新的作业要求装入，必须找一个足够大的空闲区，把该作业装入该区，如果找到的空闲去大于作业需求量，则作业装入后把原来的空闲区分成两部分，一部分给作业，另一部分变成较小的空闲区。当该作业撤离时，如果归还区域和其他空闲区相邻，则可以合成一个较大的空闲区

主存分配表：已分配区情况表，未分配区情况表

如图：当要装入长度为30K的作业时，先从未分配的情况表中找到长度为36K的空闲区，此时在已分配区添加一条新的条目记录30K的分配，标记作业，然后在未分配表中修改之前长度36K的空闲区的起始地址，长度。作业撤离的时候，将分配区情况表中的标志置为空，将回收的分区以及相邻空闲的分区一起登记到未分配情况表。由于分区的个数不定，则表格最好用链表

分区存储管理的放置策略

• 首次适应算法
  目的：尽量减少查找时间
  具体做法：把空闲区按地址从小到大排列在未分配表，每次按照顺序查找未分配表，把最先找到的满足需求的地址最小的那个空闲分区作为分配对象，这种算法有利于大作业的装入，但是回收的时候，必须移动表格中的登记(重新插入新的记录，保持从大到小)
  特点：简单，保证有大的空闲分区，保证大作业的执行

• 最佳适应算法
  目的：尽可能不把大的空闲区分割成小的分区，保证大作业的需要
  方法：从空闲区挑选一个能满足作业要求的最小分区，这样可以保证不去分割一个更大的区域，使得装入大作业比较容易，但是如果所要求的略大，则分割后的剩下空闲区就太小，以至于无法使用。
  具体做法：把空闲区按从小到大排序，从最小的区开始查找，一直到能满足要求的区为止。回收的时候，也要对表格重新排序。
  特点：比较费时，麻烦

• 最坏适应算法
  目的：让中，小作业比较好装入
  具体做法：挑选一个最大的空闲区分割给作业使用，可以让剩下的空闲区不至于太小，这种分配算法把空闲区从大到小排序，回收的时候，也要对表格重新排序。

移动技术

当未分配表中找不到一个足够大的空闲区来装入作业的时候，可以采用移动技术把主存中的作业改变存放区域，

空闲分区的合并方案：

• 调度到某个作业时，系统中的每个空闲分区的尺寸都比它所需要的存储量小，但是空闲区的总存储量大于它的需求，于是进行存储区的合并

• 只有作业运行完毕归还他所占用的存储分区，系统就进行空闲分区合并

一般采用第一种方案。

注意点

• 合并会增加系统的时间开销

• 合并是有条件的，正在进行I/O进程不能移动

• 合并时尽量减少信息的移动量

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作 者 : @mousycoder

原文出处 : http://mousycoder.com/2015/10/14/the-pragmatic-sa-18/

创作时间：2015-9-1

更新时间：2015-10-16