内存管理

2018-01-27 约 2388 字预计阅读 5 分钟收录于 OS

内存管理需要解决的问题

以下序号分别对应上述问题：

可以一块一块的放，每个进程各占内存连续的一块
使用两个寄存器base和limit，base为进程的基址，limit为空间大小
动态加载（dynamic loading）：动态链接库(dynamic link library)
- 程序从开始到结束并不一定将所有代码都运行一遍，故可以不需要将所有的代码都加载到内存。所以就有了dll文件，dll也是实现一个功能的程序代码，只有当你使用这个功能的时候，这部分代码才会加载到内存中，提高了内存的利用率；还有一个好处就是多个相同的功能可以共用这一个文件，当其加载到内存中时也只有一份，如果其他程序用它，就直接用就行，不必重新加载
还有一种内存管理技术是swap(交换技术)
- 不太常用的进程暂时放到外存中，使用时再读到内存中

还有个问题就是指令和数据在内存中的地址绑定问题。因为每个进程每次运行在内存中的地址是不一定相同的。绑定有两种方式：

编译时绑定和加载时绑定的时候物理地址和虚拟地址时一样的

执行时绑定的物理地址和虚拟地址是不同的

作用：将虚拟地址映射成物理地址

一种简单策略是将虚拟地址加上base基址即使物理地址采用这种管理方式的进程，都有一个relocation register(重定位寄存器)，存放着程序的真实的起始地址，而逻辑地址是从0开始的，所以真实的物理地址是：relocation register + 逻辑地址、

一个程序往往有很多功能，而在运行的过程中，有很多功能往往用不到，如果此时将整个程序都加载到内存中，那么就造成浪费了。而如果将程序分成几个部分，用到的时候再加载，那么可以有效的提高内存利用率，于是dynamic link library(动态链接库)出现了。

contiguous allocation(连续分配) （现在已基本不用了）进程之间相互独立，单个进程的地址是连续的。

几种填补内存空洞的策略：

首次适应：选取第一个可以容纳的空洞

下次适应:轮流选取可以容纳进程的空洞

最佳适应：每次选取最适合(可以容纳并且最小)的空洞

最差适应：每次选取最大的空洞

用的最多的是首次适应

外部碎片：内存太小以至于不足以分配给其他进程，从而造成浪费，外部是指内存在进程空间之外

内部碎片：进程申请的内存大于自身需要的，从而有多余的一部分不能够利用，造成浪费，内部是指内存在进程空间之内、

一个进程所拥有的内存在物理上是不连续的物理内存的一页是2的整数次幂，在512byte和64M之间逻辑页面与物理页面保持相同大小

页表：由逻辑页面映射物理页面

页面越小，内部碎片越少，而页表越大;页面大，内部碎片多，页表小

通常选择4K或8K大小的页面(当然也可以使用4M和8M大小的页面，页面的大小非常依赖于CPU的架构)

若页表采用固定大小分配实现对于32位的计算机，一个进程的逻辑空间有2^32 byte大小，所以系统需要为一个进程维护一个大小为2^32/2^12=2^20=1M个页项大小的内存(暂时以32位系统和内存页为4K大小的计算机讨论) 而一个页表项的大小一般为计算机字长大小即4个字节所以一个进程需要一个大小为4M的内存空间，而这个开销是巨大的

由此可知，页表不可以固定分配大小