内存管理
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内存管理基础
内存管理的主要功能
- 内存分配：为进程分配内存空间
- 内存回收：回收进程释放的内存空间
- 地址转换：逻辑地址到物理地址的映射
- 内存保护：确保进程只能访问自己的内存空间
- 内存共享：允许多个进程共享同一块内存
内存分配策略
主要的内存分配算法
首次适应（First Fit）
- 分配第一个足够大的空闲分区
- 实现简单，效率较高
最佳适应（Best Fit）
- 分配最小的足够大的空闲分区
- 空间利用率高，但查找时间长
最坏适应（Worst Fit）
- 分配最大的空闲分区
- 避免产生太多小碎片
伙伴系统
- 基于2的幂进行分配
- 便于合并，减少外部碎片
地址转换
地址转换机制
逻辑地址
- 程序产生的地址
- 相对地址，从0开始
物理地址
- 实际的内存地址
- 通过地址映射转换得到
地址绑定
- 编译时绑定
- 加载时绑定
- 运行时绑定
内存保护
内存保护机制
界限寄存器
- 存储进程的上下界地址
- 防止越界访问
访问权限控制
- 读/写/执行权限
- 页表项中的保护位
段保护
- 段级别的访问控制
- 支持共享和保护
虚拟内存
虚拟内存的基本概念
定义：将物理内存和外存结合，提供更大的地址空间
优点：
- 提供更大的地址空间
- 实现进程隔离
- 支持共享内存
- 提高内存利用率
实现方式：
- 请求分页
- 请求分段
- 段页式
页面置换算法
常见的页面置换算法
最优算法（OPT）
- 理论最优，实际无法实现
- 替换最长时间内不会被访问的页面
先进先出（FIFO）
- 替换最先进入的页面
- 实现简单，但性能不佳
最近最少使用（LRU）
- 替换最长时间未被访问的页面
- 性能好但实现复杂
时钟算法（Clock）
- LRU的近似实现
- 使用循环队列和使用位
工作集
工作集管理
- 工作集：进程在一段时间内实际访问的页面集合
- 工作集窗口：用于确定工作集的时间范围
- 页面调度：根据工作集进行内存分配和回收
- 抖动问题：进程频繁换入换出页面的现象