DJ4-3 动态分区分配算法

目录

一、基于顺序搜索的分配算法

1、最佳适应算法（BF）

2、最坏适应算法（Worst fit，WF）

3、首次适应算法（First Fit，FF）

4、下次适应算法（Next fit，NF）

二、基于索引搜索的分配算法

5、快速适应算法（Quik fit，QF）

6、伙伴系统

7、哈希算法

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一、基于顺序搜索的分配算法

1、最佳适应算法（BF）

算法内容：

• 选择：能满足要求的、最小的空闲分区分配给作业。
• 要求：将所有的空闲分区按其容量以从小到大的顺序形成一空闲分区链。
• 注意：没有把整个分区都分配给作业，作业只能切割下自己需要的大小。

实现效果：

• 选择 => 把作业放入这样的分区后剩下的内零头最小
• 要求 => 第一次找到的能满足要求的空闲区必定是最小的

举例说明：

优点：选中合适的分区，不会随意对大分区进行切割，保留的大分区可以满足大作业的需求。

缺点：

① 在每次分配时，总是产生最小的空白分区。因此经过一段时期后，存储空间中可能有许多这样的空白分区，由于其太小而无法使用，即产生了大量的外零头。

② 在回收一个分区时，为了把它插入到空白分区链中合适的位置上也颇为费时。

所以，这种算法乍看起来是最佳的，其实则不然，实际上没有被应用过。

2、最坏适应算法（Worst fit，WF）

恰恰与最佳适应算法 BF 相反

算法内容：

• 选择：最大的空闲分区分配给作业。
• 要求：将所有的空闲分区按其容量以从大到小的顺序形成一空闲分区链。
• 注意：没有把整个分区都分配给作业，作业只能切割下自己需要的大小。

优点：切割后剩下的空白分区是最大的，因而很可能对以后的分配也是有用的。

缺点：由于最大的空白分区总是首先被切割，因此可能满足不了大作业的需求。

3、首次适应算法（First Fit，FF）

算法内容：

• 选择：第一个满足请求的空白分区分配给作业。
• 要求：将所有的空白分区按其在存储空间中地址递增的顺序链在一起。
• 注意：没有把整个分区都分配给作业，作业只能切割下自己需要的大小。

算法倾向于优先利用存储空间中低址部分的空白区

优点：

• 算法简单，查找速度快
• 高址部分的大空白分区被划分的机会较少，能满足大作业的要求

缺点：

• 常利用大分区满足小作业的要求，从而产生外零头，存储空间利用率不高
• 小而无用的分区在头部，大而有用的分区在尾部，导致找到合适分区的速度降低

外零头就是头部小而无用的分区

4、下次适应算法（Next fit，NF）

是首次适应算法 FF 的一种变形

算法内容：

• 选择：第一个满足请求的空白分区分配给作业。
• 要求：将所有的空白分区按其在存储空间中地址递增的顺序链在一起。
• 注意：没有把整个分区都分配给作业，作业只能切割下自己需要的大小。
• 区别：FF 每次从链首开始查找，NF 每次从上一次找到的分区的下一个分区开始查找。

把存储空间中空白区构成一个循环链，到最后一个都不满足就回到第一个

优点：存储空间的利用更加均衡，不再使小的空白分区集中在存储器的低址部分。

缺点：存储器的高址部分不再能保留大的空白分区，可能满足不了大作业的要求。

二、基于索引搜索的分配算法

5、快速适应算法（Quik fit，QF）

算法内容：

• 选择：索引表中能容纳作业的最小空白分区链表中的第一块。
• 要求：将所有的空白分区按其容量大小进行分类。
• 注意：该算法不会对分区进行分割。

具体做法：

• 对具有相同容量的所有空白分区，单独设立一个空白分区链表。
• 在内存中设立一张索引表，每个表项记录了对应类型空白分区链表的表头指针。

优点：

• 查找效率高
• 由于不会对分区进行分割，因此能保留大分区，满足大作业的要求
• 由于不会对分区进行分割，因此也不会产生外零头

缺点：

• 将分区归还给主存的算法复杂，系统开销较大
• 分配时以进程为单位，一个分区只属于一个进程，因此或多或少存在浪费
• 空闲分区划分越细，浪费则越严重

6、伙伴系统

Q：固定分区和动态分区方案存在的问题？

• 内零头影响内存利用率
• 算法复杂，回收分区时系统开销大
• 并发执行的进程数量受到限制

Solution：伙伴系统

 

7、哈希算法

利用哈希快速查找的优点，以及空闲分区在可利用空间表中的分布规律：

1. 建立哈希函数
2. 构造一张哈希表，以空闲分区大小为关键字，每个表项记录对应空闲分区链表的表头指针
3. 分配时根据所需空闲分区大小，通过哈希函数计算，即得到在哈希表中的位置
4. 从中得到相应的空闲分区链表，实现最佳分配策略。