空閒記憶體管理

學習自《現代作業系統》

作業系統在動態分配記憶體時（malloc，new），需要對空間記憶體進行管理。一般採用了兩種方式：點陣圖和空間鍊錶。

1、使用點陣圖的儲存管理

記憶體被劃分為若干個幾位元組大小的分配單元，每個分配單元是否是空閒的情況採用點陣圖來進行描述，如果已分配，相應位置1，未分配，置0。當需要分配新記憶體時，從位圖中遍歷找到滿足大小的連續個0所在位置的記憶體，將其分配。

很顯然，如果分配單元越小，則點陣圖將會越大，位圖自身所需占用的記憶體大小也就越大。而且上述方式會存在乙個弊端，即如果程序大小不是分配單元的整數倍，則最後乙個分配單元的記憶體會因為部分記憶體未分配而被浪費了。而且，在位圖中查詢指定長度的連續0串是較為耗時的操作，這也是點陣圖的乙個缺點。

2、使用鍊錶的儲存管理

如圖3-6 c)，採用鍊錶形式記錄記憶體是被分配還是空閒，以及對應的起始位址和長度。一般來說，採用雙向鍊錶的方式比單鏈表較為高效。其中對空閒記憶體的分配一般有如下演算法：

首次適配演算法：在鍊錶中進行搜尋，直到找到最初的乙個足夠大的空閒區，將其分配。除非程序大小和空間區大小恰好相同，否則會將空閒區分為兩部分，一部分為程序使用，一部分成為新的空閒區。該方法是速度很快的演算法，因為索引鍊錶結點的個數較少。

下次適配演算法：工作方式與首次適配演算法相同，但每次找到新的空閒區位置後都記錄當前位置，下次尋找空閒區從上次結束的地方開始搜尋，而不是與首次適配放一樣從頭開始；

最佳適配演算法：搜尋整個鍊錶，找出能夠容納程序分配的最小的空閒區。這樣存在的問題是，儘管可以保證為程序找到乙個最為合適的空閒區進行分配，但大多數情況下，這樣的空閒區被分為兩部分，一部分用於程序分配，一部分會生成很小的空閒區，而這樣的空閒區很難再被進行利用。

最差適配演算法：與最佳適配演算法相反，每次分配搜尋最大的空閒區進行分配，從而可以使得空閒區拆分得到的新的空閒區可以更好的被進行利用。