浅谈操作系统的内存分配原则

在多道程序当中，如果要让我们的程序运行，必须先创建进程。而创建进程的第一步便是要将程序和对应的数据装入内存。把用户的源程序变成可执行的程序要经历　编译　－　链接　－　装入　三个过程。

此刻我要说的就是最后的一个步骤，如何为一个用户程序分配相应的内存空间。

第一种：单一连续分配方式

适用于单用户、单任务的操作系统。没什么好讲的。

第二种：固定分区分配

此种分配方式把内存空间分为固定大小的区域，每个分区允许一个作业被装入。分区大小可以不相同。通常会建立一张分区使用表来记录每个分区的起始地址、分区大小、状态。没有足够大的分区则拒绝分配内存。此种分配方式是最早的多道程序的存储管理方式。

缺点：限制了进程的数目，内存空间利用率比较低。

第三种：动态分区分配

此种方式涉及到相应的数据结构（分区表、分区链），分区分配算法和回收操作。

分区分配算法有：首次适应算法 （ 以链表结构为例，下同。从链首开始顺序查找，找到一个符合条件的分区即可进行相应的分配，没有符合条件的则分配失败 ） 、循环首次适应算法（从上一次符合条件的分区进行循环查找 ） 、最佳适应算法（首先需要把空闲分区链表按容量排序 [ 排序的目的是为了加速查找，否则就要遍历整个链表 ] ，然后从链首进行顺序查找 ） 、最坏适应算法（ 选择最大的空闲分区，然后进行分配 ） 、快速适应算法 （ 分类搜索算法，采取分区表加上相同类别管理的链表进行记录，仅需根据进程的长度，即可分配相应的内存空间　）。

回收内存的方式：只要回收空间与空闲分区相邻接，那么仅需与空闲分区合并即可；否则，需为回收区单独建立一项新的表，然后把回收区的首地址插入到空闲链中相应的位置。

缺点：相应分配的算法比较复杂，回收空间需要合并分区，系统开销大。

第四种：伙伴系统

规定：已分配区间或空闲区间的大小均为２的k次幂。

具体：当进程需要一个长度为ｎ的空间时，需要计算一个ｉ值，使得2的i-1次方小于n,２的i次方大于等于ｎ。然后根据计算结果，得到空闲分区链表中查找大小为２的ｉ次方的空闲分区，如果不存在这样的分区，则将2的ｉ＋１次方化成两个２的i次方的空闲分区，以此类推，总有符合的空闲分区。回收与分配空间的方式恰好相反。

第五种：哈希算法

在分类搜索算法的基础上，利用哈希快速查找的优点，快速到查找相同容量类别的链表，实现最佳的分配策略。

第六种：可重定位分区分配

此种算法考虑到的情况是：有很多内存碎片。对于一个进程来说，没有任何一个碎片能够满足进程所需的容量要求，但是碎片的容量总和能够满足一个或者多个进程的容量要求。

解决方案：①把内存中的所有作业全部移动，让他们紧凑在一起，这样内存碎片便集中在一起了。（需要对移动的程序地址进行修改才行）

分区分配算法：与动态分区分配算法类似，不过多了“紧凑”的操作。

第七种：对换

将占用内存却没有干什么事情的进程给放到对换区（外存分为文件区和对换区）。