伙伴系统与动态存储管理

"伙伴系统-动态存储管理PPT" 动态存储管理是操作系统中非常重要的一部分，主要关注如何有效地分配和回收内存资源。伙伴系统是一种动态存储管理策略，它解决了用户请求内存时分配合适大小的内存块以及用户释放内存后回收和重组的问题。 在伙伴系统中，内存被划分为大小为2的幂的块，例如1KB、2KB、4KB等。当用户申请内存时，系统会尝试分配一个最小的满足需求的块。如果用户释放内存，被释放的块会被标记为空闲，并与相邻的同样大小的空闲块合并，形成更大的空闲块。这个过程确保了内存的高效利用，减少了碎片。 伙伴系统的分配和回收算法是其核心内容。分配时，系统首先查找可利用空间表（也称为空闲块链表）中是否存在合适大小的块。如果找不到精确匹配的块，系统会选择一个稍大的块并将其分割，使得其中一个子块能满足用户需求，另一个子块则留在链表中等待其他用户分配。回收时，释放的块会与其相邻的空闲块合并，如果两个块的大小相等，则它们成为伙伴，合并成一个新的大块。 边界标识法是另一种辅助管理内存的方法，它通过双重循环链表结构来跟踪内存块的边界。每个链表节点包含一个标志（tag），用于表示该块的状态（占用或空闲），以及上下两个链接（uplink和downlink）以跟踪相邻的块。边界标识法的优点在于，当块被释放时，可以快速判断相邻的块是否为空闲，从而实现高效的合并操作。 动态存储管理的基本问题包括如何分配内存以满足用户需求，以及如何在用户释放内存后有效地回收和重组内存。可利用空间表通常有三种结构：固定大小块、几种规格的块和不固定大小的块。分配方法有最先适配法（First Fit）、最佳适配法（Best Fit）和最差适配法（Worst Fit）。最先适配法是从空闲块列表的开始位置寻找第一个足够大的块；最佳适配法总是选择最小的空闲块；而最差适配法则选择最大的空闲块，以减少内存碎片。 总结来说，动态存储管理是操作系统内存管理的关键技术，其中伙伴系统和边界标识法是常用且有效的管理策略。它们帮助操作系统高效地分配和回收内存，以优化系统性能。理解这些概念对于系统设计和优化至关重要。