操作系统八股文03-内存管理

操作系统八股文03-内存管理

1. 覆盖与交换

• 覆盖：同一进程内对页进行覆盖
• 交换：中级调度，在内存紧张时将不常用的进程换出

2. 连续分配

2.1 单一连续分配

• 内存中只有一个作业，用于单用户、单任务的操作系统
• 无外部碎片，有内部碎片

2.2 固定分区分配

• 多个分区，每个分区只存放一个作业

分区过小时，使用覆盖技术；分区过大时，有外部碎片。

2.3 动态分区分配

• 按需分配，分区大小、数量可变
• 有外部碎片，无内部碎片
• 分配算法
  • 首次适应算法
  • 最佳适应算法
  • 最坏适应算法
  • 邻近适应算法（循环首次适应算法）

通过紧凑技术，可以合并空闲块，消除外部碎片

3. 离散分配

3.1 分页

• 内存划分为若干个固定大小的页，以页为单位将内存分配给进程
• 无外部碎片，有内部碎片（理论上内部碎片大小为半个页）
• 每个进程都维护一个页表，实现从逻辑地址到物理地址的映射

• 地址翻译过程：

  • 无快表：页号 -> 越界检查 -> 查页表 -> 页框号
  • 有快表：页号 -> 查快表 -> 越界检查 -> 查页表 -> 页框号
    • 快表命中时，可以直接拿到页框号

• 每个页表映射空间为整个内存，存储页表会浪费空间，此时可以使用多级页表进行压缩，其中二级页表不使用时可以不分配

1. 进程中的单位为页，内存中的单位为页框，外存中的单位为块，三者概念类似。
2. 页表每个进程独有，快表所有进程共享，需要解决快表在不同进程中的冲突问题（增加进程标识字段、刷表）

3.2 分段

• 内存划分为若干个段，段长不固定，以段为单位将内存分配给进程

• **地址翻译过程：**段号 -> 越界检查 -> 查页表 -> 块号

分页存储中的越界检查：页号是否越界

分段存储中的越界检查：段号是否越界、段内偏移是否越界

4. 虚拟分配**（扩大逻辑内存）**

4.1 局部性原理

• 时间局部性
• 空间局部性

4.2 请求分页

• 页表项：页号、页框号、状态位P、访问字段A、修改位M、外存地址
  • 状态位P：标识该页是否在内存中
  • 访问字段A：该页在一段时间内的访问次数
  • 修改位M：该页调入内存后是否被修改

• 页面置换算法：OPT、FIFO、LRU、CLOCK、改进CLOCK

抖动：频繁的页面置换