02 操作系统的连续内存分配、内存碎片的整理算法
计算机体系结构以及内存分层体系
计算机基本硬件结构包括三个部分：CPU （运算器、寄存器、控制器、缓存（cache）、存储管理单元（MMU））、内存、设备（I/O）
在操作系统中管理内存的不同方法
- 程序重定位
- 分段
- 分页
- 虚拟内存
- 按需分页虚拟内存
操作系统实现内存管理高度依赖于硬件
- 必须知道内存架构
-
MMU(内存管理单元)：硬件组件负责处理CPU的内存访问请求
物理内存管理之连续内存分配知识目录
- 内存碎片问题
- 分区的动态分配
- 第一适配
- 最佳适配
- 最差适配
- 压缩式碎片整理
- 交换式碎片整理
内存碎片问题：即空闲内存不能被利用，分为外部碎片(在分配单元间的未使用的内存)；内部碎片(在分配单元中未使用的内存)
分区的动态分配算法之首次适配算法：为了分配n个字节，使用第一个可用空闲块。
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
- 重新分配需要检查，看是自由分区能够合并于相邻的空闲分区
优点：
- 简单
- 易于产生更大的空闲块，向着地址空间的结尾
缺点 ：
- 容易产生外部碎片
分区的动态分配算法之最佳适配：为了分配n个字节，使用最小的可用空闲块。
优点：
- 避免分割大的空闲块
- 最小化外部碎片产生的尺寸
- 当大部分分配是小尺寸时非常有效
缺点：
- 重分配慢
- 容易产生很多没有用的微小外部碎片
需求
- 按尺寸排列空闲块列表
- 分配需要寻找一个合适的分区
- 重分配需要搜索及合并相邻的空闲分区（若有）
分区的动态分配算法之最差适配：为了分配n个字节，使用最大的可用空闲块。
优点：
- 加入分配是中等尺寸效果最好
- 避免产生太多的微小碎片
缺点：
- 重分配慢
- 产生外部碎片
- 易于破坏最大的空闲块以致于大分区无法被分配
需求：
- 按尺寸排列空闲块列表
- 分配很快（获得最大的分区）
- 重分配需要合并相邻的空闲分区，若有，然后调整空闲块列表
总结：这三种适配算法，没有谁是最优的这种说法，因为应用程序的请求是随机产生的，需要的空闲块的大小不确定，这些都是一些简单的内存分配算法，实际运用中用到的分配算法更加的复杂。
连续内存分配之压缩式与交换式碎片整理
压缩式碎片整理需求：1.重置程序以合并打孔；2.要求所有程序是动态可重置的（在内存中运行的程序的位置是可以调整的，调整的过程就是一个内存拷贝的过程）；
存在两个问题：1.什么时候执行重置的操作，2.执行重置操作需要的开销大不大？
交换式碎片整理：把硬盘当成是内存的一个备份（换入换出操作）
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