OS内存管理

最新推荐文章于 2023-07-09 16:37:00 发布

Liu Zhian

最新推荐文章于 2023-07-09 16:37:00 发布

阅读量1k

点赞数 1

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏：操作系统操作系统

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_37174526/article/details/90606203

操作系统对内存进行统一管理，包括逻辑地址生成、连续内存分配（产生内存碎片）和非连续内存分配（分段式、分页式）。内存管理通过页表进行逻辑地址到物理地址的映射，使用快表提高效率，采用碎片整理算法解决碎片问题。文章介绍了分页和分段机制，以及页表结构，包括普通页表、快表、二级页表和多级页表。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

要是我之前就上了TSU向勇和陈渝老师的操作系统课，我的操作系统可能就不会学的这么渣了。。恶补一通。非常感谢该课程团队作出的努力与奉献，有兴趣的大家可以去B站上看向勇老师的授课视频，简直男神级别。

操作系统会对计算机的内存进行统一管理，注意一下，这里说的内存不要理解成真正物理内存空间，应该理解成一种可用的内存空间，也就是我们常说的逻辑内存或者说虚拟内存，这种逻辑内存有可能分布在外存（硬盘等）之上的，至于具体怎么分布和协调，就靠OS来完成。

OS的内存管理大致有以下4个特点：
在这里插入图片描述

可以为用户提供一个理论上无限大的逻辑地址空间，用户编程不需要去考虑实际的物理内存，具体开辟和释放内存空间交给OS来完成。

OS确保执行的进程之间的地址空间是相互独立的，不会相互之前产生影响。

有可能进程之间需要访问其他一段相同的内存，这个时候OS来完成内存共享，以及进程与进程之间的数据通信也由OS来负责协调
就像上图展示的一样，有4个进程，我们平时编程时所面向的一般也是逻辑内存，逻辑内存理论上来说可以是无限大的。

OS将内存和外存进行管理，可以虚拟化出更大的地址空间。

如上图所示，4个进程以及OS，OS及3个进程被加载进了内存，而P4进程被暂时放在外存上。对于用户来说，他认为这4个进程都被放到了“内存”之中。在实际执行到相应进程时，OS会采用一些进程调度算法来将暂时没用到的进程空间和在外存空间的进程进行交换。

我们都知道，写一个程序，基本要面临编码、编译、链接、载入这几个过程，原来迷迷糊糊的不知道链接和载入的作用是什么，现在总算是明白了，先给下面这个图：
在这里插入图片描述
以一个C语言程序为例：

首先，我们需要coding，生成XXX.c文件，C语言里面的变量名，函数名这些其实都是地址的概念，不过是符号地址。
然后用gcc编译器（这其实是一个gcc的可选选项），将XXX.c文件编译成XXX.s文件，这一般都是会生成汇编程序。这里的地址也还是符号地址。
再用gcc编译器，链接成XXX.o文件，在该文件中，会将汇编指令转为一条条的机器码中，其中，符号地址将会开始被转为逻辑地址，而且每一个XXX.o文件的第一条语句默认从0地址开始编址的。
linker链接器，链接的目的主要是将一些程序中的库函数链接起来，我的理解是，将程序中引用的各种文件包含起来，这里可能会涉及到多个XXX.O文件，并将这些一段段都是从0开始的地址归总起来。
loader装载器，这一步主要是程序的重定位，你想，假如有多个程序被链接器链接好了之后，它们各自也从0逻辑地址开始编制，肯定是要有一个软件来负责将这些程序全部定位好，定位到哪呢？对，就是逻辑地址空间上。