一、基本概念
内存管理需要实现：重定位，保护，共享，逻辑组织，物理组织。
- 页框（帧frame）：一个固定长度的内存块。（针对硬件）
- 页（page）：一个固定长度的数据块（程序代码或数据），平时存储在二级存储区（如磁盘）。运行程序是，复制到一个内存页框中（页式）。页与页框的长度相等，常用尺寸：4KB。
- 段（segment）：一个变长的数据块，平时存储在二级存储器。运行程序时，整段加载到一个内存区（段式），或将一段分为多页，分别加载到多帧（段页式）。
- 重定位：进程执行的过程中，将程序地址（逻辑地址）转换为实际的内存地址。
- 保护：避免内存中各进程间有意无意的互相干扰；防止地址越界或操作越权。
- 共享：允许多个进程访问同一内存区域。纯代码共享可节省内存空间，数据共享可实现进程通信。
- 逻辑组织：支持模块化程序设计，有效管理线性内存空间和程序模块。
- 内存：由一系列字节组成的线性地址空间。
- 物理组织：OS在内存和外存之间交换数据。
二、内存管理技术
内存管理技术：分区（固定/动态分区），分页（简单分页/虚拟内存分页），分段（简单分段/虚拟内存分段）。
- 分区式属于连续分配方式，即为一个用户程序分配一个连续的内存空间。将内存划分为若干分区，每个分区只存放一个进程，各进程只能在它所驻留的分区中运行。
- 分页、分段是内存中离散分配进程的各页/段。
1、分区
1.1 固定分区
- 在系统初启时，内存已划分为若干个大小相等或大小不等的分区，并将它们排成一个分区说明表。分区建立后大小、边界、数量不再改变。
- 为进程分配一个满足长度要求的最小空闲分区。
- 分配回收容易，但限制了进程个数和最大长度，易产生(区内)内碎片，内存利用率低
1.2 动态分区
- 从可用内存中划出进程所需容量的一块连续区域并分配，其余部分作为一个新空闲区。运行完后回收，若与其它空闲区相邻则合并。易产生(区间)外碎片。
1.2.1 碎片与压缩
碎片fragmentation：
- 内碎片：所分配的空闲区一般比所要求的空间稍大。
- 外碎片：经过一段时间的分配与回收后，内存中存在许多很小的空闲块，由于地址不连续而无法分配。
通过压缩compaction解决外碎片：
- 向内存的一端移动进程，使碎片在另一端合并成一个大空闲区。费时，需动态重定位。
- 为了减少碎片：系统设一最小空闲区长度size，若即将产生的新空闲区小于size，则不再划分，而将整个空闲区分配。
1.2.2 分配策略
首次适配（First Fit）
- 链表结构：空闲区按起始地址递增顺序排列。
- 分配时，从链首开始查找，从第一个满足要求的空闲区中划分出进程需要的大小并分配，其余部分作为一个新空闲区。
- 低地址端遗留许多碎片；高地址端有大空闲区。
下次适配（Next Fit）
- 链表结构：空闲区按起始地址递增顺序排列。
- 分配时，从上次扫描结束处继续查找，从第一个满足要求的空闲去中分配。
- 平均查找时间缩短，空间利用比FF均衡。
- 链表结构：空闲区按分区大小递增顺序排列。
- 分配时，从链首开始查找，第一个满足要求的空闲区就是满足要求的最小空闲区，划分之。
- 链首部碎片多，查找费时。回收合并时复杂。
最差适配（Worst Fit）
- 链表结构：空闲区按分区大小递减顺序排列。
- 分配时，从链首开始查找，从第一个空闲区不能满足要求时分配失效，否则从第一个空闲区中切出需要的大小分配。
- 小碎片较少，但最大的空闲区也不会很大。
！#: FF,NF,BF比较：FF最常用
内存分配上，FF最快。（不需调整新空闲区位置）
内存回收上，FF最佳。（合并空闲区容易）
NF比FF更均衡地利用内存，碎片遍布内存，但使高地址端的大空闲区很快被划分，压缩次数多。
查找最合适空闲区时，BF最快，但碎片最多，压缩最频繁。回收时，合并相邻空闲区可能要遍历空闲区链表。通常，BF的性能最差。
？#：设空闲分区的平均个数是h，则：
最佳适配，首次适配，下次适配的平均查找长度时h/2。
最差适配的平均查找长度时1。