操作系统内存管理：交换、覆盖与虚拟内存

"内存管理和虚拟内存是操作系统中的关键概念，涉及程序的装入、链接和内存的高效使用。本文主要探讨了内存管理的基础和虚拟内存管理的相关知识点，包括内存管理概念、交换与覆盖、连续分配与非连续分配管理方式，以及虚拟内存的请求分页、页面置换算法和页面分配策略等。\n\n内存管理基础部分首先介绍了内存管理的重要性，它旨在为多道程序提供运行环境，简化用户对存储器的使用，提升存储器的利用率并扩大逻辑内存。程序的生命周期包括编译、链接和装入三个阶段。链接分为静态链接、装入时动态链接和运行时动态链接，每种方式都有其适用场景和优势。装入过程则有绝对装入、可重定位装入和动态运行时装入三种方式，各有优缺点。\n\n连续分配管理方式包括单一连续分配和分区分配。单一连续分配适用于单个大程序，而分区分配则将内存划分为固定大小的区域，每个进程占用一个。\n\n非连续分配管理方式主要涉及分页、分段和段页式管理。分页将内存划分为固定大小的页，程序也按页划分，通过页表映射逻辑地址到物理地址。分段管理则是依据程序逻辑结构划分，每个段代表程序的一个独立部分。段页式结合了两者，先按段划分，再在每个段内进行分页。\n\n虚拟内存管理部分讲解了虚拟内存的基本概念，它是通过页面替换策略来模拟比实际物理内存更大的逻辑内存空间。请求分页管理允许程序不完全在内存中，只有需要的部分才调入。页面置换算法包括最佳置换算法（OPT）、先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）和时钟算法，它们都是为了决定在内存满时替换哪个页面。页面分配策略涉及到如何有效地分配内存给进程，以减少因频繁替换引起的抖动现象。工作集理论用于分析和优化页面分配，减少抖动。\n\n此外，请求分段管理和请求段页式管理方式进一步提升了内存管理的灵活性，使得程序可以根据需求动态加载和卸载段，提高了内存利用率和系统性能。"