操作系統：內存連續分配
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日期：2019/5/4
關鍵詞：操作系統筆記；內存管理；連續分配
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一、概述
物理內存分配方案：
- 連續分配存儲管理
- 分頁存儲管理
- 分段存儲管理
- 段頁式存儲管理
可分為2大類：連續分配（1）和離散分配（2，3，4）。
二、動態內存分配
2.1 數據結構
- 空閑分區表（二維表）：在系統中設置一張空閑分區表，用於記錄每個空閑分區的情況。每個 空閑分區占一個表目，表目中包括分區序號、分 區始址及分區的大小等數據項。
- 空閑分區鏈（鏈表）
2.2 分配與回收操作
- 內存分配
u.size：請求分區的大小。
m.size：每個空閑分區的大小。
size：事先規定不再切割的剩余分區大小。
註：m.size – u.size <= size?
- 內存回收
... | ... | ... | ... |
F1 | 非空閑 | F1 | 非空閑 |
回收區 | 回收區 | 回收區 | 回收區 |
非空閑 | F2 | F2 | 非空閑 |
... | ... | ... | .... |
1 | 2 | 3 | 4 |
四種情況：
1. 向前合並：與插入點的前一個空閑分區 F1相鄰接，不必為回收分區分配新表項，而只需修改其前一分區 F1的大小。
2. 向後合並：與插入點的後一空閑分區 F2相鄰接，用回收區的首址作為新空閑區的首址，大小為兩者之和。
3. 前後合並：回收區同時與插入點的前、後兩個分區鄰接，此時將三個分區合並， 使用 F1的表項和 F1的首址，取消 F2的表項，大小為三者之和。
4. 回收區既不與 F1鄰接，又不與 F2鄰接。這時應為回收區單獨建立一新表項，填寫 回收區的首址和大小，並根據其首址插入到空閑鏈中的適當位置。
2.2 分配算法——基於順序搜索
- 首次適應算法（First Fit）
空閑分區以地址遞增的次序鏈接,分配時，從鏈首開始順序查找，找到後，再按照作業的大小，從該分區中劃出一塊內存空間分配給請求者，余下的空閑分區仍留在空閑鏈中。
優點：高地址區存在大的空閑區。
缺點：低址部分留下許多無用留碎片（因為不斷被劃分），而每次查找又都從低址部分開始，增加了查找開銷。
- 循環首次適應算法（Next Fit）
從上次找到的空閑分區的下一個開始查找。
優點：該算法能使內存中的空閑分區分布比較均勻,從而減少查找空閑分區的時間。
缺點：缺少大的空閑區。
- 最佳適應算法（Best Fit）
空閑分區按其從小到大的順序鏈接。順鏈找第一個滿足要求的空閑區。（即所有滿足條件的空閑分區中最小的那個）
缺點：分配後，切割下來的剩余部分總是最小的，產生很多難以利用的碎片。
- 最壞適應算法（Worst Fit）
所有滿足條件的空閑分區中最大的那個。（實際上就是所有空閑分區中最大的那個）
2.3 分配算法——基於索引搜索
- 快速適應算法（Quick Fit）
- 哈希算法
- 夥伴系統（Buddy System）
固定分區如果分區大小與進程大小很不匹配，利用率低下；動態分區維護復雜；夥伴系統是一種折中的方案。
Unix存儲分配就采用改進後的夥伴系統。
口訣：大於一半拿整個，小於一半拿一半。
算法示例：
三、可重定位分區分配
媽蛋，這裏就是把動態內存分配中產生的"空洞"壓縮。課本講得跟shit一樣。
操作系統：內存連續分配