操作系统之内存管理 小结

一、内存管理的重要性（需求）

• 重定位：为程序确定在内存中的区域
• 进程保护：本进程之外的其他进程一般情况下无法修改本进程数据
• 共享：不同几进程允许访问相同的共享区域
• 逻辑组织：e.g. 只读、只写、可读可写
• 物理组织：程序数据等分配到内存

二、内存分区

1、固定分区

• 基本假定：操作系统占据内存中固定的部分，内存中的其余部分则供多个用户进程使用

• 固定分区就是把内存空间划分为若干边界固定的区域

• 使用大小相等的固定分区

  • 缺点：

    • 程序可能太大不能放到一个分区中
    • 内存利用率底

• 放置算法

  • 大小相等的固定分区：只要存在可用的分区就放进去

  • 不等的分区：贪心算法放置

    • 优点：分区方案简单、系统开销小、具有一定的灵活性
    • 缺点：
      • 分区的数量在系统生成阶段已经确定，限制了活动进程的数量
      • 进程可能在运行时动态扩展内存，分区的大小限制死了进程的活动

2、动态分区

• 分区的长度和数量可变

• 缺点：

  • 产生许多的外部碎片（克服：压缩）
  • 但压缩十分消耗系统资源、且有重定位的问题需要解决

• 放置算法：

  • 最佳适配：选择与要求最接近的块
  • 首次适配：选择大小足够的第1个可用块
  • 下次适配：从上次放置的地方开始扫描内存，选择下一个大小足够的块

3、伙伴系统

• 是较为合理的折中方案，克服了固定分区和动态分区的缺陷

4、重定位

• 考虑相对地址：（1）基址寄存器中的值加上相对地址产生绝对地址；（2）检验绝对地址是否合法

三、分页

• 内存划分为大小固定、相等的（较小）块，每个进程也被划分成同样大小的块，那么进程中的页就可以分配到内存中的页框

• 每个进程在内存中浪费的空间，仅仅是进程最后一页的一小部分形成的内部碎片，没有任何外部碎片

• 每个逻辑地址包括一个页号和在该页中的偏移量。处理器知道如何访问当前进程的页表（页表给出了该进程的每页所对应页框的位置），给出逻辑地址后，处理器使用页表产生物理地址

• 分页与固定分区不同在于：

  • 分页所使用的分区很小
  • 一个程序可以占据多个分区
  • 这些分区不需要是连续的

四、分段

• 分段的逻辑地址由段号和偏移量组成
• 段有最大值限制，但并不要求所有程序的所有段的长度都相等
• 与动态分区不同：分段方案中，程序可以占据多个分区，且不要求连续，会产生较小的外部碎片
• 段表除了维护起始地址和偏移地址之外，还维护各段的长度