第3章：连续内存分配
标签（空格分隔）： 操作系统
3.1 地址空间与地址生成
（一）地址空间
- 物理地址空间–硬件支持的地址空间
- 逻辑地址空间–一个运行的程序所拥有的内存范围
（二）逻辑地址生成
.c file -> 编译 -> .s file -> 汇编 -> .o file -> 链接 -> .exe file -> 载入（程序重定位） -> 程序在内存中
（三）物理地址生成
- CPU方面
- 运算器需要在逻辑地址内存内容
- 内存管理单元寻找在逻辑地址和物理地址之间的映射
- 控制器从总线发送在物理地址的内存内容的请求
- 内存方面
- 内存发送物理地址内存的内容给CPU
- OS方面
- 建立逻辑地址和物理地址之间的映射
3.2 连续内存分配：内存碎片与分区的动态分配
（一）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
（二）分区的动态分配
简单的内存管理方法
- 当一个程序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
第一匹配适配
defs
- 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
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
最优匹配
defs
- 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
基本原理&实现
- 为了避免分割大的空闲块
- 为了最小化外部碎片产生的尺寸
- 需求：
- 按尺寸排序的空闲块列表
- 分配需要寻找一个合适的分区
- 重分配需要搜索及合并于相邻的空闲分区（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
- 易产生很多没用的微小碎片（不怎么好）
最差匹配
defs
- 为了分配 n 字节，使用最大可用空闲块，以致块的尺寸比 n 大
基本原理&实现
- 为了避免太多微小的碎片
- 需求：
- 按尺寸排序的空闲块列表
- 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），然后调整空闲块列表
优势
- 假如分配是中等尺寸效果最好
劣势
- 重分配慢
- 外部碎片
- 易于破碎大的空闲块以致大分区无法被分配
3.3 连续内存分配：压缩式与交换式碎片整理
（一）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
（二）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