操作系统 | Project_内存管理

一、实验目的

1、熟悉Minix操作系统的进程管理
2、学习Unix风格的内存管理

二、内容与设计思想

  修改Minix3.1.2a的进程管理器，改进brk系统调用的实现，使得分配给进程的数据段+栈段空间耗尽时，brk系统调用给该进程分配一个更大的内存空间，并将原来空间中的数据 复制至新分配的内存空间，释放原来的内存空间，并通知内核映射新分配的内存段。

三、使用环境

  物理机：Windows10
  虚拟机：Minix3.1.2
  虚拟机软件：Vmware
  终端控制软件：MobaXterm
  物理机与虚拟机文件传输：FileZilla

四、实验过程

  （1）Minix3.1.2实验环境配置

    · 下载Minix3.1.2镜像文件并创建虚拟机
    · 修改虚拟机兼容性，选择5.x版本
    · 启动虚拟机，在setup步骤中，网卡选择AMD LANCE以便获得IP地址。安装完成后,输入shutdown，然后输入boot d0p0重启。

    · 输入mv /etc/rc.daemons.dist /etc/rc.daemons。在网络模式设置为NAT模式时，重启后可以看到IP地址。

    · 在虚拟机终端输入packman安装额外的软件包，为了方便，选择全部安装（400MB左右）

  （2）实现alloc.c函数

    · 修改/usr/src/servers/pm/alloc.c中的alloc_mem函数，把first-fit修改成best-fit，即在分配内存之前，先遍历整个空闲内存块列表，找到最佳匹配的空闲块。
    · 函数实现思路：
   遍历空闲块的链表，best_ptr记录当前最佳适配的空闲块，若找到满足条件且更小的空闲块，那么则对best_ptr进行更新，直至遍历结束。

    hp=hole_head;
    best_ptr=NIL_HOLE;//记录当前找到的最佳适配块
    best_prev_ptr=NIL_HOLE;
    prev_ptr=NIL_HOLE;
    while(hp!=NIL_HOLE && hp->h_base < swap_base){
   
   
        if(hp->h_len >= clicks && best_ptr== NIL_HOLE){
   
   
            best_ptr=hp;
            best_prev_ptr=prev_ptr;
        }
        if(hp->h_len>=clicks && best_ptr!=NIL_HOLE){
   
   
            //如果块大小小于当前的最佳适配块，则更新当前最佳适配块
            if(hp->h_len < best_ptr->h_len){
   
   
                best_ptr=hp;
                best_prev_ptr=prev_ptr;
            }
        }
        prev_ptr= hp ;
        hp=hp->h_next;
    }

  （3）实现break.c函数

    · 修改/usr/src/servers/pm/break.c中的adjust函数，完成函数allocate_new_mem的定义并增加一个allocate_new_mem局部函数在adjust函数中调用。
    break.c函数的作用：do_brk函数计算数据段新的边界，然后调用adjust函数计算程序当前的空闲空间是否足够分配：
    (a)若足够，则调整数据段指针，堆栈指针并通知内核程序的映像发生了变化，返回do_brk函数。
    (b)若不够，则调用allocate_new_mem函数申请新的足够大的内存空间。

 //计算栈底指针=栈顶指针+栈大小
  base_of_stack = (long) mem_sp->mem_vir + (long) mem_sp->mem_len;
  //byte与click单位转换，得到新的栈顶指针
  sp_click = sp >> CLICK_SHIFT; 
  if (sp_click >= base_of_stack) return(ENOMEM