内存碎片处理技术

| 2004-10-08
Jan Lindblad,Enea Embedded Technology

)。最先适合内存分配算法是最常用的一种。它使用了四个指针:MSTART 指向被管理内存的始端;MEND 指向被管理内存的末尾;MBREAK 指向 MSTART 和 MEND 之间已用内存的末端; PFREE 则指向第一个空闲内存块(如果有的话)。
普通分配算法


  在系统开始运行时,PFREE 为 NULL,MBREAK 指向 MSTART。当一个分配请求来到时,分配程序首先检查 PFREE有无空闲内存块。由于 PFREE 为 NULL,一个具有所请求存储量加上管理标题的内存块就脱离 MBREAK ,然后MBREAK就更新。这一过程反复进行,直至系统使一个内存块空闲,管理标题包含有该存储块的存储量为止。此时,PFREE 通过头上的链接表插入项被更新为指向该内存块,而块本身则用一个指向旧 PFREE 内容的指针进行更新,以建立一个链接表。下一次出现分配请求时,系统就会搜索空闲内存块链接表,寻找适合请求存储量的第一个空闲内存块。一旦找到合适的内存块,它将此内存块分成两部分,一部分返还给系统,另一部分则送回给自由表。
  最先适合内存分配算法实现起来简单,而且开始时很好用。但是,经过一段时间后,会出现如下的
情况:当系统将内存交给自由表时,它会从自由表的开头部分去掉大内存块,插入剩余的小内存块。最先适合算法实际上成了一个排序算法,即把所有小内存碎片放在自由表的开头部分。因此,自由表会变得很长,有几百甚至几千个元素。因此,内存分配变得时间很长又无法预测,大内存块分配所花时间要比小内存块分配来得长。另外,内存块的无限制拆分使内存碎片程度很高。有些实现方法在使内存空闲时会将邻近的空闲内存块连接起来。这种方法多少有些作用,而最先适合算法与时间共处算法(time co-location)和空间共处算法(spatial co-location)不同,它在使内存块空闲时,无法提高相邻内存块同时空闲的概率。


  最佳适合与最差适合分配程序
  最佳适合算法在功能上与最先适合算法类似,不同之处是,系统在分配一个内存块时,要搜索整个自由表,寻找最接近请求存储量的内存块。这种搜索所花的时间要比最先适合算法长得多,但不存在分配大小内存块所需时间的差异。最佳适合算法产生的内存碎片要比最先适合算法多,因为将小而不能使用的碎片放在自由表开头部分的排序趋势更为强烈。由于这一消极因素,最佳适合算法几乎从来没有人采用过。
  最差适合算法也很少采用。最差适合算法的功能与最佳适合算法相同,不同之处是,当分配一个内存块时,系统在整个自由表中搜索与请求存储量不匹配的内存快。这种方法比最佳适合算法速度快,因为它产生微小而又不能使用的内存碎片的倾向较弱。始终选择最大空闲内存块,再将其分为小内存块,这样就能提高剩余部分大得足以供系统使用的概率。
  伙伴(buddy)分配程序与本文描述的其它分配程序不同,它不能根据需要从被管理内存的开头部分创建新内存。它有明确的共性,就是各个内存块可分可合,但不是任意的分与合。每个块都有个朋友,或叫“伙伴”,既可与之分开,又可与之结合。伙伴分配程序把内存块存放在比链接表更先进的数据结构中。这些结构常常是桶型、树型和堆型的组合或变种。一般来说,伙伴分配程序的工作方式是难以描述的,因为这种技术随所选数据结构的不同而各异。由于有各种各样的具有已知特性的数据结构可供使用,所以伙伴分配程序得到广泛应用。有些伙伴分配程序甚至用在源码中。伙伴分配程序编写起来常常很复杂,其性能可能各不相同。伙伴分配程序通常在某种程度上限制内存碎片。
  固定存储量分配程序有点像最先空闲算法。通常有一个以上的自由表,而且更重要的是,同一自由表中的所有内存块的存储量都相同。至少有四个指针:MSTART 指向被管理内存的起点,MEND 指向被管理内存的末端,MBREAK 指向 MSTART 与 MEND 之间已用内存的末端,而 PFREE[n] 则是指向任何空闲内存块的一排指针。在开始时,PFREE[*] 为 NULL,MBREAK 指针为 MSTART。当一个分配请求到来时,系统将请求的存储量增加到可用存储量之一。然后,系统检查 PFREE[ 增大后的存储量 ] 空闲内存块。因为 PFREE[ 增大后的存储量 ] 为 NULL,一个具有该存储量加上一个管理标题的内存块就脱离 MBREAK,MBREAK 被更新。
  这些步骤反复进行,直至系统使一个内存块空闲为止,此时管理标题包含有该内存块的存储量。当有一内存块空闲时,PFREE[ 相应存储量 ] 通过标题的链接表插入项更新为指向该内存块,而该内存块本身则用一个指向 PFREE[ 相应存储量 ] 以前内容的指针来更新,以建立一个链接表。下一次分配请求到来时,系统将 PFREE[ 增大的请求存储量 ] 链接表的第一个内存块送给系统。没有理由搜索链接表,因为所有链

0
0
(请您对文章做出评价)
1】【2】【3】【4
加载中

对文章的评论

更多评论

剩余字数:  

浏览该文章的用户还看过...

  • 文 章

  • 论 坛

  • 博 客

  • 小 组

设计资源与分销

赞助商链接

  • 博客推荐

  • 论坛推荐

  • 在线研讨会