内存管理——内部碎片和外部碎片

本文深入探讨了内存管理中的碎片问题,包括内部碎片和外部碎片的概念及其产生原因。内部碎片是指进程分配到的内存空间大于实际需求的部分,而外部碎片则是指在多次内存分配和回收后,形成的无法有效利用的小空闲块。文章还介绍了通过紧缩技术解决外部碎片问题的方法。

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内部碎片

概念:一个分区内部出现的碎片(即被浪费的空间),不能被利用。(能明确指出属于哪个进程)
例子:

  1. 固定分区法中,当6KB的进程被分配了10KB的内存空间,就有4KB的内部碎片;
  2. 一个进程申请43KB的内存空间,某些处理器因为限制(比如其体系结构规定只能整除4、8、16),该进程被分配了44KB,就有1KB的内部碎片。

外部碎片

概念:在所有分区之外新增的碎片。(不属于任何一个进程)
例子:

  1. 动态分区法中,频繁进行分配回收后,会出现越来越多的小空闲块,由于太小了,无法装进小进程,就是外部碎片

解决方法

  1. 紧缩(利用动态重定位技术):移动某些已分配区的内容,是所有进程的分区紧挨在一起,把空闲区留在另一端。注意:不是从上至下依次放置,而是采用“占两头,空中间”的方法
### 内存碎片概述 内存碎片是指由于分配释放内存而导致可用内存空间被分割成许多不连续的小块的现象。这种现象会影响程序性能并可能导致资源浪费。内存碎片主要分为两种类型:内部碎片外部碎片。 #### 内部碎片 内部碎片指的是在固定大小的内存分配单元中未使用的部分。例如,操作系统可能将内存划分为固定的页或块进行管理。如果某个进程申请的内存小于一页,则剩余的空间无法立即用于其他用途,这部分未利用的空间即为内部碎片[^1]。 #### 外部碎片 相比之下,外部碎片发生在动态内存分配过程中。当多个小块的空闲内存散布在整个地址空间而不足以满足较大请求时便产生了外部碎片。即使总的空闲内存量充足但由于分布零散仍不能有效使用这些区域形成所谓的“孔洞”,从而降低了整体系统的效率。 以下是两者区别的简单总结表: | 特性 | 内部碎片 | 外部碎片 | |--------------|-----------------------------|----------------------------| | 定义 | 单个内存块内的未使用空间 | 整体上分散的小块空闲内存 | | 原因 | 固定大小分区 | 动态分配后的零碎空间 | ### 示意图解 下面通过两个简单的图示来帮助理解这两种类型的内存碎片: #### 图一: 内部碎片示意 ```plaintext +----+----+----+ | P1 | P2 | 空白 (内部碎片) | +----+----+---------+ ``` 在这个例子中,“空白”表示的是因为页面尺寸固定而产生的多余空间——这就是典型的内部碎片情况。 #### 图二: 外部碎片示意 ```plaintext +---+ +-----+ +--+ +-+ |F1| ... | F2 | ... |Fn| ... |Fx| +---+ +-----+ +--+ +-+ ``` 这里展示了几个分离的小片段(F1, F2,...),它们单独来看都是自由可再用的存储单位;然而对于某些较大的新需求来说却不够大以至于造成浪费—这是典型外部碎片的表现形式。 ### 结论 无论是哪种形式的内存碎片都会影响计算机系统的工作效能,因此合理规划内存管理优化算法是非常重要的。
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