操作系统第5次实验报告：内存管理

• 姓名：朱笃信
• 学号：201821121021
• 班级：计算1811

1. 记录内存空间使用情况

用结构体的方式存放进程的起始地址，进程的分区长度，进程编号，与分区状态。

typedef struct LNode{
	int address;//表示该分区的起始地址
	int length; //表示该分区的长度
	int state;  //0表示该分区空闲，1表示该分区已分配
	int number; //作业的编号
	struct LNode *next;
}*pLNode;

　　

2. 记录空闲分区

用链表的方式来记录空闲分区，代码同1，区别在于，进程占用的分区对应的状态为1，而空闲分区的状态为0。

typedef struct LNode{
	int address;//表示该分区的起始地址
	int length; //表示该分区的长度
	int state;  //0表示该分区空闲，1表示该分区已分配
	int number; //作业的编号
	struct LNode *next;
}*pLNode;

3. 内存分配算法

采用首次适配算法，判断内存链表中的空闲分区的大小是否满足当前进程的需求，如果内存不够：打印内存分配失败。

如果内存大小充足，则从该空闲块中划分出进程大小的分区，并修正空闲分区的起始地址与空闲大小。

void Allocation(pLNode L, int len, int num) {
	pLNode p = L->next;
	while (p != NULL) {
		if (p->state == 0) {
			//查找空闲分区
			if (p->length > len) {　//空闲分区大小充足
				pLNode l = (pLNode)malloc(sizeof(pLNode));
				l->length = p->length - len;　　//修正分区大小
				l->address = p->address + len;　　//修正分区起始地址
				l->state = 0;
				l->number = 0;
				l->next = p->next;
				p->next = l;
				p->length = len;
				p->number = num;
				p->state = 1;
				printf("内存分配成功！\n");
				return;
			}
			else if (p->length == len) {
				p->number = num;
				p->state = 1;
				printf("内存分配成功！\n");
				return;
			}
		}
		p = p->next;
	}
	printf("内存分配失败，没有找到合适的空闲内存块\n");
}

　

4. 内存释放算法

释放单一进程的信息，查询链表中是否存在将释放的进程，若无输出查无此进程，若有，将该分区的状态更新为空闲。

void Revocation(pLNode L, int num) {
	pLNode p = L->next;
	while (p->next != NULL) {
		if (p->number == num) {
			p->state = 0;
		printf("成功撤销编号为%d的作业！\n",num);
		return;
		}
		p = p->next;
	}
	printf("撤销作业失败，没有找到编号为%d的作业\n", num);
}

　更新链表:查询链表中是否存在相邻的两个空闲进程，将这两个空闲进程进行合并，否则可能由于某一分区大小过小导致其他进程无法使用，造成空间浪费。

void refresh(pLNode L){
	pLNode p = L->next;
	pLNode temp;
	while(p != NULL){
		if(p->next != NULL){
			if(p->state == 0 && p->next->state == 0){
				temp=p->next;
				p->length=p->length+temp->length;
				p->next=temp->next;
				free(temp);
				continue;
			}
		}
	p = p->next;
	}
}

　　

5. 运行结果

（1）产生测试数据

srand((unsigned)time(NULL));　　//避免较短时间内生成的随机数一样
	pLNode L = (pLNode)malloc(sizeof(pLNode));
	InitLNode(L, 512);　　　　//初始化内存大小
	int len, num;
	int a=0;
	for(a=0;a<10;a++){　　　　　　//随机生成10组数据
		len=rand()%100;　　//随机生成进程长度进行测试
		Allocation(L,len,1);　　　　//创建进程分区
		len=rand()%100;
		Allocation(L,len,2);
		len=rand()%100;
		Allocation(L,len,3);
		print(L);
		Revocation(L,1);　　　　//删除进程分区
		Revocation(L,2);
		Revocation(L,3);
		refresh(L);　　　　　　　//更新链表情况
	}

　

（2）解释结果

 

 初始运行时初始化链表，表头的节点定义为root，root进程大小为8，初始地址为0，状态显示为已分配

然后随机生成三个进程大小的进程，此处为52,17,1，则对应初始地址为：8、60、77，那么剩下的空闲分区为起始地址为78，剩余内存为434，显示状态为空闲，然后将这些进程删除，依次将这些进程对应的分区状态更改为空闲，然后使用refresh函数更新链表情况，将同样空闲的分区合并。

例如下图：

(此处代码未修正，root显示为操作系统)

此图中的第一个3进程未释放，然后创建了大小分别为68、63、57的三个进程，先分配进程1，占用8-76对应的内存，与原进程3间剩下大小为30的空闲分区，不足以让新的进程2与进程3进行使用，而3

之后的空闲分区可以使用，所以2的起始地址为124。新进程3同理。

第二次进行内存分配：

 

 由于此处的分配是在先前三个进程都删除的情况下，所以进程1的起始是从8开始，各进程依次进行内存占用。

如果更改创建进程与删除进程的顺序，或者某些进程不删除，那么会出现如下情况：

 

 此图可以参照图二，图二中的323进程都未删除，此时再创建3个进程，大小分别为32、11、83，由于第一个三进程的与root进程（此处为操作系统）间的空闲分区为98，可以创建进程一与进程二，而三无法创建在此段空闲分区内，故而延后值323之后。