内存管理

内存管理

使用物理内存，不安全。

交换：

运行时把进程载入内存，不运行时放回磁盘。利用基址寄存器和界限寄存器计算动态地址。没法动态分配堆内存。

覆盖：

把程序分为很多段，先装入段0，运行完段0再装入段1，有空间就放在段0上边，否则就覆盖段0。

虚拟内存：让程序只有一部分被调入内存的情况下运行。

动态分区分配算法

使用物理内存，程序载入找内存中连续的内存。

• 首次适应算法：从低向高找。
• 最佳适应算法：优先找空间最小的连续内存。
• 最坏：优先找空间最大的连续内存。
• 临近适应算法：从上次分配的内存地址开始往后找。

虚拟内存（分页技术）

将程序的地址空间分割成很多页，每一页的连续地址空间由操作系统映射到物理地址，这样进程中的所有地址可以写成：页号+页内偏移。进程不需要把所有页装入内存，只需维护一个页表（每个进程），如果该页号可以在页表查询到，将其映射到物理页号，物理页号+页内偏移就是物理地址。否则发生缺页中断，使用页面置换算法从页表中删除一页（如果该页修改位为1，则要将其写入硬盘再删除），然后将缺失的页从硬盘装入内存后再查询页表。

快表 TLB

提出快表是由于一个现象：大多数的程序会频繁访问其中少量页面。所以将这些少量页面制作一个快表加速虚拟地址转换。

与页表对应的是MMU中的快表，访问快表（寄存器）要比访问页表（内存）快得多，由于快表中虚拟页号不是连续的，没法使用索引的方法访问，但MMU内部会并行检查所有快表项。

页面置换算法

发生缺页中断时需要从内存中选择一个页面置换出去。

最优页面置换算法

前提知道页面访问序列，然后淘汰未来最远会访问到的页面。

NRU最近未使用（时钟置换算法）

将一个页面用读写(R,M)位标记，分为4类页面：

1. 没访问，没修改(0,0)
2. 没访问，修改过(0,1)
3. 访问过，没修改(1,0)
4. 访问过，修改过(1,1)

将所有页面组成一个循环队列，最多扫描4轮。

• 第一轮：遇到R=0 and M=0时置换。(0,0)
• 第二轮：遇到R=0 and M=1时置换，同时将扫过的节点R置为0。(0,1)
• 第三轮：遇到R=0 and M=0时置换。(1,0)
• 第三轮：遇到R=0 and M=1时置换。(1,1)

LRU 最近最久未使用

访问过的页面放在队首，队尾页面淘汰。具体实现：用哈希表映射到双向链表节点，同时维护队首和队尾节点，这样get和put操作可以达到O(1)。

工作集页面置换

一个进程过去k秒使用的页面集合被称为它的工作集。如果内存无法容下整个工作集，那运行过程会产生很多缺页中断，称为颠簸。淘汰没有在工作集中的页面。

分段

使得代码和数据在逻辑上被分开，段是一个逻辑实体。