操作系统的内存管理算法详细资料介绍

　　本文主要介绍内存的基本概念以及操作系统的内存管理算法。

　　一、内存的基本概念

　　内存是计算机系统中除了处理器以外最重要的资源，用于存储当前正在执行的程序和数据。内存是相对于 CPU 来说的，CPU 可以直接寻址的存储空间叫做内存，CPU 需要通过驱动才能访问的叫做外存。

　　二、ROM&RAM&Flash

　　内存一般采用半导体存储单元，分为只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存储器（RAM，Random Access Memory）ROM 一般只能读取不能写入，掉电后其中的数据也不会丢失。RAM 既可以从中读取也可以写入，但是掉电后其中的数据会丢失。内存一般指的就是 RAM。 ROM 在嵌入式系统中一般用于存储 BootLoader 以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用。近年来闪存（Flash）已经全面代替了 ROM 在嵌入式系统中的地位，它结合了 ROM 和 RAM 的长处，不仅具备电子可擦除可编程的特性，而且断电也不会丢失数据，同时可以快速读取数据。

　　三、两类内存管理方式 内存管理模块管理系统的内存资源，它是操作系统的核心模块之一。主要包括内存的初始化、分配以及释放。

　　从分配内存是否连续，可以分为两大类。连续内存管理为进程分配的内存空间是连续的，但这种分配方式容易形成内存碎片（碎片是难以利用的空闲内存，通常是小内存），降低内存利用率。连续内存管理主要分为单一连续内存管理和分区式内存管理两种。非连续内存管理将进程分散到多个不连续的内存空间中，可以减少内存碎片，内存使用率更高。如果分配的基本单位是页，则称为分页内存管理；如果基本单位是段，则称为分段内存管理。当前的操作系统，普遍采用非连续内存管理方式。不过因为分配粒度较大，对于内存较小的嵌入式系统，一般采用连续内存管理。本文主要对嵌入式系统中常用的连续内存管理的分区式内存管理进行介绍。

　　四、分区式内存管理 分区式内存管理分为固定分区和动态分区。

　　固定分区

　　事先就把内存划分为若干个固定大小的区域。分区大小既可以相等也可以不等。固定分区易于实现，但是会造成分区内碎片浪费，而且分区总数固定，限制了可以并发执行的进程数量。

　　动态分区

　　根据进程的实际需要，动态地给进程分配所需内存。

　　五、动态分区内存管理 运作机制

　　动态分区管理一般采用空闲链表法，即基于一个双向链表来保存空闲分区。对于初始状态，整个内存块都会被作为一个大的空闲分区加入到空闲链表中。当进程申请内存时，将会从这个空闲链表中找到一个大小满足要求的空闲分区。如果分区大于所需内存，则从该分区中拆分出需求大小的内存交给进程，并将此拆分出的内存从空闲链表中移除，剩下的内存仍然是一个挂在空闲链表中的空闲分区。

　　数据结构

　　空闲链表法有多种数据结构实现，这里介绍一种较为简单的数据结构。每个空闲分区的数据结构中包含分区的大小，以及指向前一个分区和后一个分区的指针，这样就能将各个空闲分区链接成一个双向链表。