OS笔记----计算机内存管理之连续内存分配

一、连续内存分配

1、内存碎片问题

• 空闲内存不能被利用
• 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

• 简单的内存管理方法：
  • 当一个成相互准许运行在内存中时，分配一个连续的区间
  • 分配一个连续的内存区间给运行的程序以访问数据
• 分配策略：
  • 首次适配
  • 最优适配
  • 最差适配

• 首次适配的基本原理&实现
  • 简单实现
  • 需求：
    • 按地址排序的空闲块列表
    • 分配需要寻找一个合适的分区
    • 重分配需要检查，看是否自由分区能合并于相邻的空闲分区（若有）
  • 优势：
    • 简单
    • 易于产生更大空闲块，向着地址空间的结尾
  • 劣势：
    • 外部碎片
    • 不确定性

• 最优适配的基本原理&实现
  • 为了避免分割大空闲块
  • 为了最小化外部碎片产生的尺寸
  • 需求：
    • 按尺寸排列的空闲块列表
    • 分配需要寻找一个合适的分区
    • 重分配需要搜索及合并与相邻的空闲分区（若有）
  • 优势：
    • 当大部分分配是小尺寸时非常有效
    • 比较简单
  • 劣势：
    • 外部碎片
    • 重分配慢
    • 易产生很多没有用的微小碎片（不怎么好）

• 最差适配的基本原理&实现
  • 为了避免有太多微小的碎片
  • 需求：
    • 按尺寸排列的空闲块列表
    • 分配很快（获得最大的分区）
    • 重分配需要合并于相邻的空闲分区（若有），然后调增空闲块列表
  • 优势：
    • 假如分配是中等尺寸效果最好
  • 劣势：
    • 外部碎片
    • 重分配慢
    • 易于破碎大的空闲块以致打分去无法被分配

以上三种算法是一种简单的内存分配算法，没有最好，因为程序可能有时需要大的内存空间，有时需要小的内存空间，因此每种算法都有可能会产生内碎片或者外碎片，那么我们有什么办法能够分配之后弥补一下，让产生的碎片尽量少，以便于后续的内存分配？

3、压缩式碎片整理

• 重置程序以合并空洞
• 要求所有程序是动态可重置的
  • 何时重置？(程序运行的时候不能进行重置程序内存的操作）
  • 开销可能会很大

4、交换式碎片整理

• 运行程序需要更多的内存
• 抢占等待的程序&回收它们的内存

比如说当前只有P3程序在执行，其余程序在内存中等待，此时P3需要更多地内存，但是内存的空间不够，就可以将等待的程序暂时放到硬盘中，当P3程序不需要这么多内存时再将放入硬盘的程序取回，起到了虚拟内存的作用。