现代视阈下：操作系统第11章——内存管理与策略

在《操作系统：现代视角》第11章中，讨论的核心是内存管理，这是操作系统内核的关键组成部分，它负责优化系统资源的利用，确保应用程序的高效运行。本章首先从硬件、应用软件和操作系统之间的关系出发，展示了内存管理器在不同操作系统环境中的角色，如UNIX和Windows，其中涉及到的操作函数如UNIX的`VMQuery()`、`VirtualFree()`等，以及Windows的`VirtualLock()`、`ZeroMemory()`和`VirtualAlloc()`等。 内存管理的主要目标是满足以下关键要求： 1. 最小化执行内存访问时间：通过高效的内存布局和调度策略，确保程序在需要数据时能快速访问，降低系统延迟。 2. 最大化执行内存大小：尽可能地利用物理内存，同时保证内存的有效利用率，避免不必要的浪费。 3. 成本效益：内存管理不仅要满足性能需求，还要考虑硬件成本和总体拥有成本，选择合适的内存分配和回收策略。 现代的内存管理系统通常包括以下几个步骤： - 将内存分配给进程：根据进程的大小和优先级，决定每个进程占用多少内存。 - 映射进程地址空间到物理内存：使进程能够通过虚拟地址间接访问内存，提供了一个隔离且私有的内存视图。 - 优化访问效率：使用静态或动态内存分配技术，如页式、段式或分段页式内存管理，来减少内存碎片和提高内存访问速度。 例如，在UNIX系统中，`exec()`函数用于替换当前进程的代码和数据段，`getrlimit()`则允许设置或获取进程的资源限制，如内存使用。而在Windows中，`shmalloc()`是一个特定于shell的内存分配函数，`VirtualAlloc()`则提供了对内存的动态分配和释放功能，如通过`sbrk()`函数进行栈的增长和收缩。 此外，内存管理器可能还需要实现一些低级别的内存操作，如零填充（`ZeroMemory()`）或锁定内存区域（`VirtualLock()`），以支持更高级别的内存控制和安全性。 总结来说，第11章深入剖析了操作系统如何通过内存管理器来协调硬件与软件间的交互，优化内存使用，并确保系统的稳定性和性能。理解这些概念对于深入学习操作系统设计和实现具有重要意义。