伙伴系统
2016-06-18 14:57
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1、伙伴系统
---- 固定分区和动态分区方式都有不足之处。
---- 固定分区方式限制了活动进程的数目,当进程的大小与空闲分区大小不匹配时,内存空间利用率很低。
---- 动态分区方式算法复杂,回收空闲分区时需要进行分区合并等,系统开销较大。
---- 伙伴系统方式是对以上两种内存方式的一种折衷方案。
伙伴系统规定:无论已分配分区或空闲分区,其大小均为2的k次幂,k为整数,1<=k<=m,k大于等于1,小于等于m。
其中:2的1次方表示分配的最小分区的大小,2的m次方表示分配的最大分区的大小,通常2的m次方是整个可分配内存的大小。
2、空间分配
---- 当需要为进程分配一个长度为n的存储空间时,首先计算一个i值,使n大于2^(i-1)次方,小于等于2^i次方,然后在空闲分区大小为2^i的空闲分区
链表中查找。若找到,即把该空闲分区分配给进程。否则,表明长度为2^i的空闲分区已经耗尽,则在分区大小为2^(i+1)的空闲分区链表中寻找。
---- 若存在一个2^(i+1)的空闲分区,则把该空闲分区分为相等的两个分区,这两个分区称为一对伙伴,其中的一个分区用于分配,把另一个加入分区
大小为2^i的空闲分区链表中。若大小为2^(i+1)的空闲分区也不存在,则需要查找大小为2^(i+2)的空闲分区。
---- 若找到一个2^(i+2)的空闲分区,则对其进行两次分割:第一次,将其分割为大小为2^(i+1)的两个分区,一个用于分配,一个加入到大小为2^(i+1)
的空闲分区链表中;第二次,将第一次用于分配的空闲区分割为2^i的两个分区,一个用于分配,一个加入到大小为2^i的空闲分区链表中。
若仍然找不到,则继续查找大小为2^(i+3)的空闲分区,以此类推。
---- 由此可见,在最坏的情况下,可能需要对2^k的空闲分区进行k次分割才能得到所需分区。
3、空间回收
---- 与一次分配可能要进行多次分割一样,一次回收也可能要进行多次合并,如回收大小为2^i的空闲分区,若事先已存在2^i的空闲分区,则应将其与
伙伴分区合并为大小为2^(i+1)的空闲分区,若事先已存在2^(i+1)的空闲分区时,又应继续与其伙伴分区合并为大小为2^(i+2)的空闲分区,以此类推。
---- 在伙伴系统中,其分配和回收的时间性能取决于查找空闲分区的位置和分割,合并空闲分区所花费的时间。
---- 与前几种动态分区分配算法相比较,由于该算法在回收空闲分区时,需要对空闲分区进行合并,所以其时间性能比前面所述的分类搜索法差,
但比顺序搜索法好,而其空间性能则远优于分类搜索法,比顺序搜索法略差。
==================================================
在当前的操作系统中,普遍采用的是基于分页和分段机制的虚拟内存机制,该机制较伙伴算法更为合理和高效。
但在多处理机系统中,伙伴系统仍不失为一种有效的内存分配和释放方法,得到了大量的应用。
---- 固定分区和动态分区方式都有不足之处。
---- 固定分区方式限制了活动进程的数目,当进程的大小与空闲分区大小不匹配时,内存空间利用率很低。
---- 动态分区方式算法复杂,回收空闲分区时需要进行分区合并等,系统开销较大。
---- 伙伴系统方式是对以上两种内存方式的一种折衷方案。
伙伴系统规定:无论已分配分区或空闲分区,其大小均为2的k次幂,k为整数,1<=k<=m,k大于等于1,小于等于m。
其中:2的1次方表示分配的最小分区的大小,2的m次方表示分配的最大分区的大小,通常2的m次方是整个可分配内存的大小。
2、空间分配
---- 当需要为进程分配一个长度为n的存储空间时,首先计算一个i值,使n大于2^(i-1)次方,小于等于2^i次方,然后在空闲分区大小为2^i的空闲分区
链表中查找。若找到,即把该空闲分区分配给进程。否则,表明长度为2^i的空闲分区已经耗尽,则在分区大小为2^(i+1)的空闲分区链表中寻找。
---- 若存在一个2^(i+1)的空闲分区,则把该空闲分区分为相等的两个分区,这两个分区称为一对伙伴,其中的一个分区用于分配,把另一个加入分区
大小为2^i的空闲分区链表中。若大小为2^(i+1)的空闲分区也不存在,则需要查找大小为2^(i+2)的空闲分区。
---- 若找到一个2^(i+2)的空闲分区,则对其进行两次分割:第一次,将其分割为大小为2^(i+1)的两个分区,一个用于分配,一个加入到大小为2^(i+1)
的空闲分区链表中;第二次,将第一次用于分配的空闲区分割为2^i的两个分区,一个用于分配,一个加入到大小为2^i的空闲分区链表中。
若仍然找不到,则继续查找大小为2^(i+3)的空闲分区,以此类推。
---- 由此可见,在最坏的情况下,可能需要对2^k的空闲分区进行k次分割才能得到所需分区。
3、空间回收
---- 与一次分配可能要进行多次分割一样,一次回收也可能要进行多次合并,如回收大小为2^i的空闲分区,若事先已存在2^i的空闲分区,则应将其与
伙伴分区合并为大小为2^(i+1)的空闲分区,若事先已存在2^(i+1)的空闲分区时,又应继续与其伙伴分区合并为大小为2^(i+2)的空闲分区,以此类推。
---- 在伙伴系统中,其分配和回收的时间性能取决于查找空闲分区的位置和分割,合并空闲分区所花费的时间。
---- 与前几种动态分区分配算法相比较,由于该算法在回收空闲分区时,需要对空闲分区进行合并,所以其时间性能比前面所述的分类搜索法差,
但比顺序搜索法好,而其空间性能则远优于分类搜索法,比顺序搜索法略差。
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在当前的操作系统中,普遍采用的是基于分页和分段机制的虚拟内存机制,该机制较伙伴算法更为合理和高效。
但在多处理机系统中,伙伴系统仍不失为一种有效的内存分配和释放方法,得到了大量的应用。
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