清华操作系统课程（向勇、陈渝）笔记——第三章（三）（连续内存分配）

连续内存分配

1. 内存碎片问题

碎片：给一个程序分配内存空间之后，会出现一部分无法被利用的内存空间。

• 外部碎片：在分配单元间的未使用内存
• 内部碎片：在分配单元中的未使用内存

2. 分区的动态分配

2. 1 什么时候需要给程序分配内存

• 当一个程序准许运行在内存中时，需要给其分配一个连续的区间。

• 当一个运行的程序需要访问数据时，需要给其分配一个连续的内存空间来存放数据

2. 2 分配策略

2. 2. 1 首次适配

• 为了分配n字节，使用第一个可用空闲块，以致块的尺寸比n大。
• 重分配需要搜索及合并于相邻的空闲分区，若有。
• 优势：简单；易于产生更大的空闲块（找到第一个可用的空闲块即返回，不易破坏地址空间后面的空闲块）。
• 劣势：容易产生外部碎片（两个空闲块之间的地址空间较小，不易被使用到）。

2. 2. 2 最优适配算法

• 为了分配n字节，使用最小的可用空闲块，以致块的尺寸比n大。
• 重分配需要搜索及合并于相邻的空闲分区，若有。
• 优势：简单；当大部分分配是小尺寸时非常有效；可以避免分割大空闲块；可以最小化外部碎片产生的尺寸。
• 劣势：易产生很多没用的微小碎片；重分配慢。

2. 2. 3 最差适配算法

• 为了分配n字节，使用最大的可用空闲块，以致块的尺寸比n大。
• 重分配需要搜索及合并于相邻的空闲分区，若有。
• 优势：当大部分分配是中等尺寸时效果最好；避免有太多微笑的碎片。
• 劣势：易于破碎大的空闲块以致大分区无法被分配；重分配慢。

3. 处理碎片问题

3. 1 压缩式碎片整理

• 重置程序以合并孔洞
• 要求所有程序是动态可重置的
• 何时重置：程序停止的时候/等待的时候（没有占用CPU的时候）。
• 重置开销：内存拷贝的开销很大。

3. 2 交换式碎片整理

• 当运行程序需要更多的内存，将正在等待的程序从主存移到硬盘（虚拟内存）中，即抢占等待的程序的主存。
• 哪些程序来交换？