内存空间的分配与回收之连续分配管理方式

1.连续分配管理方式

连续分配:指为用户进程分配的必须是一个连续的内存空间。

1.单一连续分配

• 在单一连续分配方式中，内存被分为系统区和用户区。
• 系统区通常位于内存的低地址部分，用于存放操作系统相关数据;
• 用户区用于存放用户进程相关数据。
• 内存中只能有一道用户程序，用户程序独占整个用户区空间。

• 优点:实现简单，无外部碎片，可以采用覆盖技术扩充内存，不一定需要采取内存保护(eg:早期的PC操作系统MS-DOS) 。
• 缺点:只能用于单用户、单任务的操作系统中，有内部碎片，存储器利用率极低。

分配给某进程的内存区域中，如果有些部分没有用上，就是“内部碎片”。

2.固定分区分配

• 20世纪60年代出现了支持多道程序的系统，为了能在内存中装入多道程序，且这些程序之间又不会相互干扰，于是将整个用户空间划分为若干个固定大小的分区，
• 在每个分区中只装入一道作业，这样就形成了最早的、最简单的一种可运行多道程序的内存管理方式。

1.分区大小相等：

缺乏灵活性，但是很适合用于用一台计算机控制多个相同对象的场合。
（比如:钢铁厂有n个相同的炼钢炉，就可把内存分为n个大小相等的区域存放n个炼钢炉控制程序)

2.分区大小不等：

增加了灵活性，可以满足不同大小的进程需求。
根据常在系统中运行的作业大小情况进行划分(比如:划分多个小分区、适量中等分区、少量大分区)

3.数据结构：分区说明表

操作系统需要建立一个数据结构――分区说明表，来实现各个分区的分配与回收。

• 每个表项对应一个分区，通常按分区大小排列。
• 每个表项包括对应分区的大小、起始地址、状态（是否已分配）。

当某用户程序要装入内存时，由操作系统内核程序根据用户程序大小检索该表,
从中找到一个能满足大小的、未分配的分区，将之分配给该程序,然后修改状态为“已分配”。

• 优点:实现简单，无外部碎片。
• 缺点: a.当用户程序太大时，可能所有的分区都不能满足需求，此时不得不采用覆盖技术来解决，但这又会降低性能;b.会产生内部碎片，内存利用率低。

3.动态分区分配

• 动态分区分配又称为可变分区分配。
• 这种分配方式不会预先划分内存分区，而是在进程装入内存时，根据进程的大小动态地建立分区
• 并使分区的大小正好适合进程的需要。
• 因此系统分区的大小和数目是可变的。

(eg:假设某计算机内存大小为64MB，系统区8MB，用户区共56 MB…)

1.两种常用的数据结构

1.空闲分区表
空闲分区表:每个空闲分区对应个表项。
表项中包含分区号、分区大小、分区起始地址等信息.

2.空闲分区链
空闲分区链:每个分区的起始部分和末尾部分分别设置前向指针和后向指针。
起始部分处还可记录分区大小等信息.

2.空闲分区的选择

把一个新作业装入内存时，须按照一定的动态分区分配算法，
从空闲分区表（或空闲分区链）中选出一个分区分配给该作业。
由于分配算法算法对系统性能有很大的影响，因此人们对其进行了广泛的研究。

3.外部碎片的处理

• 动态分区分配没有内部碎片，但是有外部碎片。
• 内部碎片，分配给某进程的内存区域中，有些部分没有用上。
• 外部碎片，是指内存中的某些空闲分区由于太小而难以利用。

如果内存中空闲空间的总和本来可以满足某进程的要求，但由于进程需要的是一整块连续的内存空间，因此这些“碎片”不能满足进程的需求。

可以通过紧凑（拼凑,Compaction）技术来解决外部碎片。

回收内存分区时，相邻的空闲分区要合并。

2.非连续分配管理方式