本文档是关于Sparrow OS设计文档的第六部分,主题为"Page Memory Allocator",由作者赵凤阳(Michael Z)编写。Sparrow OS是一款作者耗时一年半开发的小型嵌入式操作系统,文档详细介绍了内存管理的核心组件——PageAllocator的设计和实现。 PageAllocator是操作系统内存管理的基础,它采用了一种名为"Buddy Algorithm"的策略来组织内存页。Buddy Algorithm的核心概念是将连续的页面组成一系列的"伙伴"(buddies),这些伙伴按等级进行划分。在每个级别,伙伴数量可以是1或0,表示该级别的大小。例如,在第n级,伙伴是由2^n个页面组成的。这种算法允许高效地分配和回收内存,因为高阶的伙伴可以被分割成两个较小的伙伴,而低阶的伙伴则可以合并成更高阶的伙伴。 文档展示了如何在不同的内存级别上进行操作,包括演示了如何分配和合并页面。通过两个必备的列表,即Free List(空闲列表)和Fragment List(碎片列表),实现了Buddy Algorithm的功能。Free List记录了所有可用的空闲页面,而Fragment List则用来追踪无法再进一步划分的较小碎片。 在实际的内存分配过程中,首先从Free List获取一个合适的伙伴,如果伙伴大小不能满足请求,就根据Buddy Algorithm进行分割或合并操作。例如,当尝试分配一个大页面时,可能会从Level 0的伙伴开始,然后根据需要逐步分解到更低级别,直到找到合适大小的伙伴或者合并小碎片。反之,释放不再需要的页面时,则会将它们归还到Free List,可能需要向上合并以减少碎片。 本文档深入解析了Sparrow OS中Page Memory Allocator的设计细节,包括算法原理、内存管理流程以及其实现方式,这对于理解和优化嵌入式系统内存管理具有重要意义。读者可以通过这个文档了解到如何有效地管理有限的内存资源,确保系统的稳定性和性能。
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